Sellos Mecanicos Dobles Presurizados

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Sellos Mecánicos Dobles Presurizados

Objetivos de Aprendizaje

En esta sección, los participantes revisarán laconstrucción básica de sellos (dobles) dualespresurizados. Discutirán varios diseños de sellosmecánicos dobles, alternativas de fluido barrera yconfiguraciones de tubería de sellos.

Al completar esta sección, los participantes seráncapaces de describir el diseño de sellos (dobles) dualespresurizados. Entenderán los diseños de tubería delfluido barrera y serán capaces de comparar y contrastarventajas y desventajas de cada uno.

222Sellos Duales Presurizados (Dobles)

Sellos Duales, Barrera Presurizada

Descripción

• Fluido “barrera” PRESURIZADO ENTRE LOS DOS SELLOS.

• Dos sellos trabajando juntos como uno

• Configuraciones espalda a espalda, cara a cara, y en línea disponibles

Areas de Aplicación

• Fluidos sucios o abrasivos. Fluidos no lubricantes o muy viscosos. Fluidos que

solidifican o de otro modo cambian de estado.

Fluido “Barrera” Presurizado provee lubricación para todas las caras del sello.

• Letal, tóxico, carcinógeno, VOC o VHAP donde emisiones cero a la atmósfera es

deseable o requerido.

La “Barrera” Presurizada está entre el producto y la atmósfera.

• La trayectoria de fuga será la “barrera” al producto o a la atmósfera.

• El producto “barrera” debe estar siempre a una presión más alta que la del líquido

bombeado.

• El fluido barrera DEBE ser compatible con AMBOS, el fluido de proceso y el ambiente.

Sellos Duales Presurized (Dobles)


223

Típicos Sellos Mecánicos Duales Presurizados


Sellos Duales (Presurizados) de Empuje Espalda aEspalda

• Partes metálicas fuera del producto - expuestas solamente a fluido barrera limpio.

• La disponibilidad de material está limitada a aleaciones maquinables.

• Generalmente usa una circulación de la barrera - API 54, ANSI 7354

• En una configuración balanceada, un diseño de alta presión.

• El sello interno es abierto por el empuje de la presión en contra (la presión del producto

es mayor que el de la presión de la barrera).

• Diseño de cartucho solo para cámaras de sello ampliadas.



225

Sellos Duales (Presurizados) de Fuelle Metálico deCartucho Cara a Cara

• No se abre por el empuje de la presión en contra

• Sello Interno esta en el fluido de proceso

• Diseño confiable de cartucho

• Diseño interconstruido de circulación de la barrera

• Prueba de sellado dentro o fuera del equipo


Sellos Duales (Presurizados) de Empuje Cartuchoen Línea

• Sello interno no se abre por el empuje de la presión en contra

• Sello interno está en el fluido de proceso

• Diseño confiable de cartucho

• Diseño interconstruido de circulación de líquido barrera

• Prueba de sellado dentro o fuera del equipo

• Menos sujeto a corrosión que los sellos de fuelle metálicos

• Ofrece ventaja sobre los diseños de fuelle metálico en la resistencia a la corrosión

• Óptima transferencia de calor desde las caras al producto barrera



227

Sellos Duales (Presurizados) de Fuelle Metálico deCartucho En Línea

• Manga Cartucho en eje

• Sello interior está en el fluido de proceso

• Sello interno no se abre por el empuje de la presión en contra

• Óptima transferencia de calor de las caras al producto barrera

• Diseño interconstruido de circulación de líquido barrera


Sistema de Barrera Presurizado para Sello Dual

• El nivel de líquido en el tanque de lubricación debe ser mantenido por lo menos unapulgada arriba de la línea de retorno al tanque de lubricación.

• La cámara de gas sobre el nivel de líquido en el tanque de lubricación debe seraproximadamente 25% del volumen del tanque de lubricación.

• Evita la presión cíclica en el tanque de lubricación. Esto causará absorción de gas dentrodel fluido “barrera”, espuma y pérdida de enfriamiento.

• El fluido “barrera” debe mantenerse cuando menos 15-25 psig (1 bar) arriba de la presióndel producto en todo momento.

• Se sugiere que la máxima elevación permitida en la temperatura en la cámara del sello es40°F (5°C) para la mayoría de los líquidos.

Conexión deLlenado

Ensamblado del Tanque deLubricación del Sello conSperpentín de Enfriamiento

1 piemínimo

Fuente dePresión

Indicador dePresión

4 piesmáximo

Drenado

Diseño de Circulación

Plan API 53Plan ANSI 7353

FI

Tapón de LlenadoIndicador de Nivel

Normalmente AbiertoPIPS

Cuando es Especificado(Puede ser típo aleta)

Fuente de Presión Externa

Tanque deLubricación

Cuando esEspecificado

Tapón de Vaciado



229

Tanques de Lubricación del Sello (Depósitos)

Tanque deLubricación de7 galones




Fluido Barrera de Fuente Externa(Barrera Presurizada)

Suministro disponiblede líquido de sellado

Línea principal para una o variaslíneas ramificacionesRamificación de Líneapara uno o más BombasGrifo de válvula de la línearamificada

Separador “Y”de sedimentos

Regulador de Presión,si es requerido

Servicio continuadocomo se mostró arriba

Válvula de compuerta(normalmente abierto)

Reducció

Un líquidosellante a unapresión demínimo 15 psig(1 bar) sobre laPresión de laCaja estoperodebe de sermentenida entreel doble sello.



Método para determinar la Integridad del Sello Interno

• Cerrar la válvula de aguja en medidor de flujo

• Cerrar la válvula de compuerta al sello por 15 segundos máximo

• Si la presión en la caja cae rápidamente en vez de hacerlo gradualmente mientras la

válvula de compuerta está cerrada, el sello está fugando excesivamente

• Abra la válvula de compuerta primero

• Vuelva a abrir la válvula de la salida

Alternativa: Para determinar las cantidades exactas de fuga, instale medidores de flujo a

la entrada y salida de las líneas.



231

Sellos Mecánicos Duales con Barrera de Gas

Líquidos Flamables

• Cero emisiones

• Posiblemente exento de monitoreo mensual (EPA-CAAA’90)

Situaciones del Mundo Real

• Cavitación

• Corrida en Seco

• Flasheado

• Vapor en estado de suspensión

Cuando los Líquidos Barrera Simplemente no Funcionan

• Cero mantenimiento al sistema de barrera

- No llenar tanques

- No limpiar enfriadores

• Cero fuga de líquido dentro del proceso

• Cero fuga de líquido a la brida

• No problemas de compatibilidad / congelamiento / o problemas costosos de líquidos

Barrera de Gas

• Bajo costo - generalmente disponible

• Es requerido gas limpio, filtrado o esterilizado

• No fugas de líquidos dentro o fuera

• No Sistemas de líquido de soporte complejos y costosos

• Es recomendado un panel simple de control de gas


Sellos Mecánicos Duales con Barrera de Gas

Comparaciones de Limitaciones con Sellos Duales Lubricados con Líquidos

• Capacidades de menor presión

• Puede ser unidireccionales

• Menos tolerantes a los sólidos

• Pueden requerir sistemas complejos de soporte

• Los procesos deben ser tolerantes a la absorción de gas



233

Sellos Dobles de Caras Contactando con Barrerade Gas

• Casi cero fuga de gas dentro o fuera

• Resiste la presión en contra

• Verdadero sello contenedor

• Diseño de cartucho

• Diseños para acomodarse en cámaras de sello, de diámetro interno grande

• Carbón es usado en una cara

• Cara de carbón del sello externo es de diseño para permitir mayor presión diferencial


Sellos Dobles con Cara Contactando con Barrerade Gas

• El nitrógeno fluye a través de canales de la cara rotativa del sello exterior, reduciendo la

carga de contacto por un 75% de la carga total del diseño de un sello convencional - de

esta manera se reduce en el sello el calor generado y el desgaste de la cara.



235

Barrera de Gas En Cara de No-contacto o CaraDespegada

• Puede correr en un equipo que está completamente seco

• El diseño de cartucho se ajusta a las más comunes cámaras de sello

• Las fugas pueden variar en gran medida por el tamaño, diseño, manufactura y aplicación.Típicamente, las fugas deben ser muy bajas o insignificantes. Un ejemplo puede ser paraun sello de 2” de diámetro a 250 psig (17 bars), la fuga solo será de 4 SCFH.

• Consumo de caballos de fuerza reducido comparado con sellos de barrera de líquido


Diseños de “Caras” de Barrera de Gas No-Contacto

Cara de Ranura-T• Bidireccional• Ranura Simétrica “T”• Compresores y bombas

Cara de Ranura Espiral• Unidireccional• Avanzado sistema de diseño de

ranuras• Elevación más rápida• Poca rapidez para levantar• Mezcladores, bombas y

compresores

Cara ondulada• Bidireccional• Geometría sin ranuras• Menos propenso a atascarse• Bombas, mezcladores y turbinas• Puede usar completamente caras

duras• Algunos diseños permiten para

ambas caras estacionarias el tenerranuras poco profundas.

• Puede funcionar en equipo queestá completamente seco (para ellímite del equipo)

• El uso de gas es alrrededor de 4 SCFH para un sello de 2” con 250 psig• Los caballos de fuerza se reducen comparado con sellos de barrera de líquido



237

Arreglo de Tubería de Sello de Barrera de Gas

P

Regulador

Orificio deRestricción Barrera

de Gas

Filtro

Alarma dePresión

Baja

Medidor deflujo 0-10

SCFH

Tapón

Panel de Control (Típico)

Switch de Presión(opcional)

Switch de flujo(opcional)

AlSello

Derivaciónde Entrada

NORMAL

BYPASS

Presión de la Barrerade Gas


Al medidorde flujo

VálvulaCheck

Medidorde flujo

OrificioFijo

Sumi-nistro de

Gas FilterRegulator


Diseño de Sello No-Contacto(Rangos de Fuga Típicas)

4.000”3.000”2.000”1.000”

Fuga

(SCF

H)

Presión Diferencial (psig)

50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

Datos para un set (juego) decaras de sellos



239

Diseño de Sello Sin - Contacto(Rangos de Fuga Típicas)

4.000”3.000”2.000”1.000”

Fuga

(SCF

H)


50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

Datos para un set (juego) decaras de sellos


Diseño de Sello de ContactoConsumo de Fluido Barrera del Sello Externo

5

43

2

1

50 100 150 200 250

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0

0

Fuga

(SCF

H)


Selección de Curva

Tamaño de sello 1.125”usa curva





1

2

3

4

5



241

Diseño de Sello de ContactoConsumo de Fluido Barrera del Sello Externo

5

43

21

50 100 150 200 250

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0

0

Fuga

(SCF

H)


Selección de Curva




Tamaño de sello 1.875” usa curva

Tamaõ de sello 2.750”usa curva

1

2

3

4

5


Rellenado de Tanques de Lubricación de Sellos

Vista superior del Depósito

Tapa (Ambos Lados)

Tapón de Drenadodel recipient de

1/2” NPT

Manija en “t”

Vagón de 24”de Ancho x 36”

Largo con una cejade 1” de altura en

la charola dede escurrimiento

• El nivel en el tanque de lubricación, NUNCA DEBERÁ estar por debajo de la línea deretorno del sello

• El nivel en el tanque de lubricación NUNCA DEBERÁ ir por encima de la parte superiorde la mirilla.

• El tanque de lubricación NO PUEDE ser despresurizado para llenarlo si la bomba,corriendo o no corriendo, contiene presión del sistema .

• Los tanques de lubricación PUEDEN ser llenados mientras están presurizados. Estorequiere de equipo y entrenamiento especial

• Aségurese que el fluido es el correcto. Manténgalo limpio.

*PRECAUCIÓN: Cuando se realice este procedimiento, por favor hágalo de acuerdo asus estándares de seguridad de su planta



243

Estándares para Sellos Mecánicos Duales conSistemas* de Fluido Barrera

• Los sistemas de sellos mecánicos duales están incluidos en el calculo de porcentaje debombas que fugan, pero están exentos de un monitoreo mensual de instrumentosrequeridos para bombas.

• Los sellos dobles deben ser operados con el fluido barrera a una presión que es en todomomento mayor que la de la caja estopero de la bomba (doble sello)

• Los sellos duales deben estar equipados con un fluido buffer (separador) desengasandoel depósito que está conectado a un sistema cerrado de venteo capaz de controlarloconveniente (sistema de sellado tándem).

• Un fluido barrera no puede ser un líquido ligero VHAP.

• Cada sistema de fluido barrera está equipado con un sensor que detectará fallas delsistema del sello, del fluido barrera o ambos. Cada sensor es diariamente revisado oestá equipado con una alarma audible.

• Cada bomba es visualmente inspeccionada cada semana del calendario por lasindicaciones de goteo del líquido del sello, por cambios en operación o niveles de fluidobarrera.

• Si los líquidos están goteando o hay otras indicaciones de fuga presentes, la bomba seráinspeccionada por el Método 21 EPA. Si la lectura del instrumento es 1,000 ppm omayor, una fuga es detectada.

*Acta enmienda de aire limpio ‘90- EPA


Buffer / Fluidos Barrera

300

200

100

0

-100

100

0

TemperaturaFC

Agua Prop

ileng

lical

y ag

ua

N-Pr

opil

Alco

hol

Kero

seno

Dise

l No.

2Co

mbu

stib

le N

o. 2

Un buffer ideal / fluido barrera tiene lassiguientes características:

• No daña la salud, a prueba defuego, o peligros ambientales

• Compatible con los materiales deconstrucción de sellos

• No espumante• Sin coquización o lodos• Punto de flash sobre la máxima

temperatura de operación delsistema

• Punto de ebullición sobre la máximatemperatura de operación delsistema

• Buenas capacidades detransferencia de calor

• Compatible con el fluido de proceso(para sellos dobles)

La selección está basada en laspropiedades físicas del fluido a la presióny temperatura operativa y en lacompatibilidad ambiental de fuga. En elcaso de los sellos duales presurizados, elfluido barrera debe de ser tambiéncompatible con el proceso.

Algunos productos comerciales talescomo aceites para transmisión automática(ATF) contiene aditivos para el control deóxido, etc. pueden no ser compatibles conel proceso o los materiales del sellomecánico.

Los fluidos barrera son de cinco tiposbásicos:

1. Agua2. Propilenglicol y mezclas de agua3. Alcoholes4. Combustible diesel, aceite keroseno

(mineral o sintético, etc.)5. Fluidos de procesos

Rangos de Temperatura de Buffer/Fluidos Barrera



245

Repaso de Planes de Tubería del Sello MecánicoDoble

• El tanque de lubricación delsello es presurizado mínimo15-25 psi sobre la presión dela cámara del sello

• El tanque de lubricación delsello no está presurizado

• Fluido Barrera

• Fluido Sellante

• El nivel del tanque no esimportante

• El fugado interno del sellopone el líquido del tanquedentro de la bomba

Conexións deLlenado

Ensamblado delTanque de Lubricacióndel Sello con

1 piemínimo

Fuente dePresión


4 piesmáximo

Drenado

Diseño de Circulación

Verdadero o Falso



Repaso de Planes de Tubería del Sello MecánicoDoble

Suministro disponiblede líquido de sellado

Línea principal para una o variaslíneas ramificacionesRamificación de Líneapara uno o más BombasGrifo de válvula de la línearamificada

Separador “Y”de sedimentos

Regulador de Presión,si es requerido

Servicio continuadocomo se mostró arriba

Válvula de compuerta(normalmente abierto)

Reducció

Un líquidosellante a unapresión demínimo 15 psig(1 bar) sobre laPresión de laCaja estoperodebe de sermentenida entreel doble sello.


• El sistema está presurizado

• No hay manera de saber si el sello está fugando

• Puede remover calor significativamente de la caja


Verdadero o Falso

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