Le sfide che le industrie di processo devono affrontare sono cambiate, sebbene continuino a pompare fluidi, alcuni pericolosi o tossici. Sicurezza e affidabilità sono ancora di primaria importanza. Tuttavia, gli operatori aumentano velocità, pressioni, portate e persino la gravità delle caratteristiche del fluido (temperatura, concentrazione, viscosità, ecc.) durante l'elaborazione di molte operazioni batch. Per gli operatori di raffinerie di petrolio, impianti di trattamento del gas e impianti petrolchimici e chimici, sicurezza significa controllare e prevenire la perdita o l'esposizione ai fluidi pompati. Affidabilità significa pompe che funzionano in modo efficiente ed economico, con una minore manutenzione richiesta.
Una tenuta meccanica adeguatamente progettata garantisce all'operatore della pompa prestazioni durature, sicure e affidabili con una tecnologia collaudata. Tra le molteplici apparecchiature rotanti e una miriade di componenti, le tenute meccaniche hanno dimostrato di funzionare in modo affidabile nella maggior parte delle condizioni operative.
POMPE E GUARNIZIONI: UNA BUONA ADATTA
È difficile credere che siano trascorsi quasi 30 anni dalla promozione di massa della tecnologia delle pompe senza guarnizioni nell’industria di processo. La nuova tecnologia è stata promossa come la soluzione a tutti i problemi e ai limiti percepiti delle tenute meccaniche. Alcuni hanno suggerito che questa alternativa eliminerebbe completamente l’uso delle tenute meccaniche.
Tuttavia, non molto tempo dopo questa promozione, gli utenti finali hanno appreso che le tenute meccaniche potevano soddisfare o superare i requisiti di contenimento e perdite previsti dalla legge. Inoltre, i produttori di pompe hanno supportato la tecnologia fornendo camere di tenuta aggiornate per sostituire le vecchie baderne a compressione.
Le camere di tenuta odierne sono progettate specificamente per le tenute meccaniche, consentendo una tecnologia più robusta in una piattaforma a cartuccia, fornendo un'installazione più semplice e creando un ambiente che consente alle tenute di funzionare al massimo delle loro potenzialità.
AVANZAMENTI DELLA PROGETTAZIONE
A metà degli anni ’80, nuove normative ambientali costrinsero l’industria a considerare non solo il contenimento e le emissioni, ma anche l’affidabilità delle apparecchiature. Il tempo medio medio tra le riparazioni (MTBR) per le tenute meccaniche in un impianto chimico era di circa 12 mesi. Oggi, l’MTBR medio è di 30 mesi. Attualmente, l’industria petrolifera, soggetta ad alcuni dei livelli di emissione più severi, ha un MTBR medio di oltre 60 mesi.
Le tenute meccaniche hanno mantenuto la loro reputazione dimostrando la capacità di soddisfare e persino superare i requisiti della migliore tecnologia di controllo disponibile (BACT). Inoltre, lo hanno fatto pur rimanendo una tecnologia economica ed efficiente dal punto di vista energetico disponibile per soddisfare le normative ambientali e sulle emissioni.
I programmi informatici consentono di modellare e prototipare le guarnizioni prima della produzione per confermare come gestiranno condizioni operative specifiche prima di essere installate sul campo. Le capacità di progettazione della produzione delle tenute e la tecnologia dei materiali delle superfici delle tenute sono progredite al punto che possono essere sviluppate per un adattamento individuale per un'applicazione di processo.
Gli odierni programmi e tecnologie di modellazione computerizzata consentono l'uso di revisione della progettazione 3D, analisi degli elementi finiti (FEA), fluidodinamica computazionale (CFD), analisi di corpi rigidi e programmi diagnostici di imaging termico che non erano facilmente disponibili in passato o erano troppo costosi per un uso frequente con il precedente disegno 2D. Questi progressi nelle tecniche di modellazione hanno aumentato l’affidabilità della progettazione delle tenute meccaniche.
Questi programmi e tecnologie hanno aperto la strada alla progettazione di tenute a cartuccia standard con componenti molto più robusti. Queste includevano la rimozione delle molle e degli O-ring dinamici dal fluido di processo e hanno reso la tecnologia dello statore flessibile la progettazione preferita.
CAPACITÀ DI TEST DI PROGETTAZIONE PERSONALIZZATA
L'introduzione delle tenute a cartuccia standard ha contribuito in modo significativo a una maggiore affidabilità del sistema di tenuta grazie alla loro robustezza e facilità di installazione. Questa robustezza consente una gamma più ampia di condizioni applicative con prestazioni affidabili.
Inoltre, una progettazione e una fabbricazione più rapide di sistemi di tenuta personalizzati hanno consentito la “messa a punto” per i diversi requisiti di funzionamento della pompa. La personalizzazione può essere introdotta attraverso modifiche alla tenuta stessa o, più facilmente, attraverso componenti ausiliari del sistema come uno schema delle tubazioni. La capacità di controllare l'ambiente di tenuta in condizioni operative variabili tramite un sistema di supporto o piani di tubazioni è fondamentale per le prestazioni e l'affidabilità della tenuta.
Si è verificata anche una progressione naturale che prevedeva pompe progettate su misura, con una corrispondente tenuta meccanica personalizzata. Oggi, una tenuta meccanica può essere rapidamente progettata e testata per qualsiasi tipo di condizione di processo o caratteristica della pompa. Le facce della tenuta, i parametri dimensionali della camera di tenuta e il modo in cui la tenuta si inserisce nella camera di tenuta possono essere progettati e fabbricati su misura per un'ampia gamma di applicazioni. L'aggiornamento di standard come lo standard 682 dell'American Petroleum Institute (API) ha inoltre portato a una maggiore affidabilità delle tenute attraverso requisiti che convalidano il design, i materiali e la funzionalità delle tenute.
UNA MISURA PERSONALIZZATA
L’industria delle foche combatte quotidianamente con la mercificazione della tecnologia delle foche. Troppi acquirenti pensano che “un sigillo è un sigillo è un sigillo”. Le pompe standard spesso possono utilizzare la stessa tenuta di base. Tuttavia, quando installato e applicato a condizioni di processo specifiche, viene spesso implementato qualche tipo di personalizzazione nel sistema di tenuta per ottenere l'affidabilità richiesta in quello specifico insieme di condizioni operative e processo chimico.
Anche con lo stesso design della cartuccia standard, esiste un'ampia gamma di possibilità di personalizzazione, dalla selezione dei componenti materiali allo schema delle tubazioni utilizzato. Una guida sulla selezione dei componenti del sistema di tenuta da parte del produttore della tenuta è fondamentale per raggiungere il livello di prestazioni e affidabilità complessiva necessari. Questo tipo di personalizzazione può consentire alle tenute meccaniche di estendere il normale utilizzo fino a 30-60 mesi di MTBR anziché 24 mesi.
Con questo approccio, gli utenti finali possono essere certi di ricevere un sistema di tenuta progettato per la loro specifica applicazione, forma e funzione. Questa funzionalità fornisce all'utente finale le conoscenze necessarie sul funzionamento della pompa prima che venga installata. Non è necessario indovinare come funziona la pompa o se è in grado di gestire l'applicazione.
DESIGN AFFIDABILE
Sebbene la maggior parte degli operatori di processo svolgano le stesse funzioni, le applicazioni non sono le stesse. I processi si svolgono a velocità diverse, temperature diverse e viscosità diverse, con procedure operative diverse e diverse configurazioni di pompe.
Nel corso degli anni, l’industria delle tenute meccaniche ha introdotto innovazioni significative che hanno ridotto la sensibilità delle tenute alle diverse condizioni operative e portato ad un aumento dell’affidabilità. Ciò significa che se un utente finale non dispone di strumentazione di monitoraggio per fornire avvisi su vibrazioni, temperatura, carichi sui cuscinetti e sul motore, le guarnizioni di oggi, nella maggior parte dei casi, continueranno a svolgere le loro funzioni primarie.
CONCLUSIONE
Attraverso la progettazione dell'affidabilità, il miglioramento dei materiali, la progettazione assistita da computer e le tecniche di produzione avanzate, le tenute meccaniche continuano a dimostrare il loro valore e la loro affidabilità. Nonostante il cambiamento delle emissioni, del controllo di contenimento e dei limiti di sicurezza ed esposizione, i sigilli sono rimasti all’avanguardia rispetto ai requisiti impegnativi. Ecco perché le tenute meccaniche sono ancora la scelta preferita nelle industrie di processo.
Orario di pubblicazione: 30 giugno 2022