mdp02p08 sellado eje

PDVSAMANUAL DE DISEO DE PROCESOBOMBAS

PDVSA N

TITULO

MDP02P09

SELLADO DEL EJE

0REV.

NOV.97FECHA

APROBADADESCRIPCION FECHA NOV.97 APROB.

27

L.R.

L.R.APROB. APROB. FECHA NOV.97

PAG. REV.

APROB.

E1994

MANUAL DE DISEO DE PROCESO

PDVSA MDP02P09 REVISION FECHA

PDVSA.Men Principal

SELLADO DEL EJEIndice manual Indice volumen

0

NOV.97

Pgina 1Indice norma

Indice1 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ANTECEDENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 RECOMENDACIONES DE DISEO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2 2 15 16



PDVSA.Men Principal


0

NOV.97

Pgina 2Indice norma

1

ALCANCEEste documento presenta la informacin requerida para realizar la seleccin preliminar de tipos de sistemas de sello de eje para bombas centrfugas y rotativas. La seleccin del modelo del sello especfico de eje y el diseo final de los sistemas relacionados se realizan en la etapa de ingeniera de detalles, despus que la bomba se haya seleccionado, y despus que estn disponibles las recomendaciones especficas de ingeniera de los vendedores de sello y bombas.

2

REFERENCIASBasic Practices G200 GA201 Otras Referencias API Standard 610 Centrifugal Pumps for Petroleum Heavy Duty, Chemical and Gas Industry Service, Eight Edition, August 1995 Flushing and Sealing of Mechanical Equipment (MID Vol.14) Centrifugal Pumps (MID Vol.14)

3

ANTECEDENTESEl problema prctico de sello de la caja de estopera de una bomba centrfuga o rotativa es principalmente de diseo mecnico de bomba y de ingeniera de detalle del proyecto. Las razones para la consideracin de sello del eje durante la fase de diseo de planta son: 1. 2. El diseo apropiado del sello del eje tiene un impacto significativo en el requerimiento de seguridad, operabilidad y mantenimiento de la planta. Muchos sistemas de sello del eje necesitan corrientes auxiliares para lavado y sello del proceso que se deberan seleccionar en la fase de diseo de proceso, antes que los modelos de bombas se seleccionen. Algunos servicios de proceso presentan dificultades especiales en el sello del eje que puede ser mitigado por compensaciones apropiadas en el diseo del servicio.

3.

4

CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEOEl diseo de servicio de bombeo debe siempre incluir consideraciones sobre los siguientes factores de sello de eje: 1. 2. El sello del eje de la bomba debe ser mecnico o de empaque? Se requiere lavado externo o aceite de sello? De qu fuente?



PDVSA.Men Principal


0

NOV.97

Pgina 3Indice norma

Para servicios no usuales o servicios conocidos que tengan problemas de sellado del eje, se deben desarrollar y especificar detalles adicionales para permitir la ejecucin de la ingeniera de detalle apropiada del sello del eje. Ejemplos de detalles adicionales a veces especificados son : 1. 2. 3. 4. 5. Sellos mecnicos dobles con previsin de lubricacin entre los sellos Sellos simples con caractersticas de aplicacin especiales Sellos en fase vapor Detalles especiales del sistema de sello de CAA, fenol y soda custica Un tipo particular de autolavante, basado en experiencia anterior exitosa.

Las especificaciones G200 y GA201 cubren muchos aspectos de diseo de sello del eje que no necesitan ser cubiertas en las especificaciones de diseo. Algunos ejemplos significativos son: 1. 2. 3. 4. 5. Materiales de construccin de sello mecnico Detalles de sistema autolavante y de lavado externo Aplicabilidad de los sellos para servicios de temperatura alta Sellos en fase vapor Construccin de caja de estopera para permitir el control de ambiente del sello y sustitucin del sello con empacadura, donde se requiere para condiciones de servicio severas.

La especificacin de diseo debe especificar que el diseo de detalles de lavado externo y los sistemas de sello se realicen como parte del proyecto de ingeniera de detalle, despus de la seleccin de los modelos especficos de bomba y sello del eje. Mtodos de Sellado del Eje El mtodo original de sellado de los ejes rotativos de bombas era rellenar el anulo entre el eje rotativo y el interior de la caja de estopera con cuerda entrelazada o anillos empacados de hojas de metal. Ms del 95% de las bombas de proceso ahora incluye un sello de contacto mecnico en el espacio anular anteriormente ocupado por el empaque. A continuacin se presentan algunos casos significativos excepcionales con respecto a los mtodos estndar de sellado del eje de bomba: 1. Las bombas encapsuladas eliminan el problema de sello del eje completamente encerrando el rotor del accionador (motor) en el cuerpo a presin junto con el rotor de la bomba, por lo tanto la nica perforacin del cuerpo que contiene el lquido es donde entran las conexiones elctricas.



PDVSA.Men Principal


0

NOV.97

Pgina 4Indice norma

2.

La bomba de diafragma es un tipo de bomba reciprocante que opera flexionando un diafragma. El arreglo no requiere caja de estoperas entre el bombeo y la atmsfera. Un constructor de bomba para suspensiones de slido,Wilfley (AR) and Sons Inc. ofrece un sello mecnico centrfugo para presiones de succin bajas. El sello tiene contacto con las caras del sello slo en reposo y en velocidades bajas. A velocidades normales las caras son separadas por una accin de flotamiento. Los labes de bombeo detrs del impulsor (expulsor) producen una presin subatmosfrica dentro de la caja de estopera que induce aire hacia adentro a travs del sello, en la zona de bombeo. El sello, por lo tanto, emplea una operacin de fase vapor de las caras de sello, pero usando aire y con direccin de flujo opuesta a la normal de fuga. La construccin de sellos incorporados elimina la caja de estopera y con sta, la capacidad de la bomba para ser cambiada de un sello mecnico a una empacadura.

3.

4.

Ventajas de los Sellos Mecnicos Los sellos mecnicos tienen muchas ventajas sobre las cajas de estoperas empacadas. Las ms importantes son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Prdida reducida del producto. Costo menor de mantenimiento. Menores paradas de la bomba. Menor peligro de fuego. Contaminacin reducida de la atmsfera y del agua de desecho. Requerimientos reducidos de rea de mantenimiento para lquidos de gran suciedad como el asfalto, CAA, etc. Consumo reducido de potencia debido a friccin.

Configuracin de Sellos Mecnicos (Figura 2.) El sellado primario se efecta en un sello mecnico por el contacto lubricado de un anillo de sello rotativo contra un anillo de sello estacionario. Las caras de contacto estn en un plano perpendicular al eje y se construyen para que sean extremadamente lisas y sin irregularidades. Los anillos de sello rotativos y estacionarios se colocan y se sellan contra sus apoyos de montaje en elementos de sello secundarios en la forma de anillos en O (Oring), fuelles, empacaduras planas y de otras formas. Los elementos secundarios sellan las partes con posiciones relativas nominalmente fijas; sin embargo, se requiere algo de flexibilidad de los elementos secundarios, especialmente entre el eje y el anillo de sello rotativo.



PDVSA.Men Principal


0

NOV.97

Pgina 5Indice norma

Las caras de los sellos mecnicos se presionan juntas por una combinacin de fuerza de resorte y fuerza hidrulica desarrollada por la presin del fluido en la caja de estopera. Para cajas de estoperas de presin alta, por ejemplo, por encima de 520 kPa man. (75 psig), el diseador de sello limita la fuerza hidrulica balanceando la geometra del anillo de sello y el sello se llama balanceado. Para presiones menores, el balanceo no es necesario y el sello se llama no balanceado. Para la mayora de los servicios, es suficiente con tener una unidad simple de sello mecnico para el eje de la bomba. Ocasionalmente se requieren dos sellos mecnicos, con inyeccin de aceite de sello entre los sellos. Cuando los dos sellos se construyen en una sola pieza con partes en comn, la combinacin se define como sello mecnico doble. Cuando los dos sellos son separados y orientados en la misma direccin, se llaman sellos mecnicos en pareja Tanden. Materiales de Sellos Mecnicos Los materiales usados para los sellos mecnicos son especificados en la ingeniera de detalle, basado en bombas y recomendaciones del vendedor de sellos. No se requiere trabajo de especificaciones de diseo. Fluidos Auxiliares Usados en el Sellado del Eje Un sellado de eje satisfactorio con frecuencia requiere el uso de fluidos auxiliares para ayudar a controlar las condiciones de trabajo del sello. Los servicios prestados por estos fluidos y la forma con que se emplean se resumen en la Tabla 1. Las especificaciones de diseo slo deben presentar el tipo de lavado. Las necesidades de otros fluidos auxiliares se determinan en la ingeniera de detalle. Presin de Cajas de Estoperas La presin de la caja de estopera es importante para el diseador de servicio, ya que es la presin a la que se debe oponer el fluido de lavado externo o, el de sellado. La presin en la caja de estopera no se conoce en el momento del diseo de la planta. Se puede predecir para bombas de una etapa con los siguientes mtodos: Si P1

mdp02p08 sellado eje

Documents