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May 08, 2024

Tecnologie avanzate delle superfici di tenuta Riduzione dei costi e dell'impronta di carbonio

La corretta selezione della faccia della tenuta meccanica è essenziale per eliminare le perdite nelle pompe e in altre apparecchiature rotanti. I vantaggi derivanti dalla scelta della faccia giusta vanno ben oltre il miglioramento del tempo medio intermedio

La corretta selezione della faccia della tenuta meccanica è essenziale per eliminare le perdite nelle pompe e in altre apparecchiature rotanti. I vantaggi derivanti dalla scelta della faccia giusta vanno ben oltre il miglioramento dei tassi di tempo medio tra guasti (MTBF).

Le facce della tenuta meccanica sono disponibili in una varietà di materiali e design di composizione. Il materiale del frontale deve resistere all'abrasione e all'usura. Il materiale con superficie dura più utilizzato è il carburo di silicio, seguito dal carburo di tungsteno e dall'ossido di alluminio, solo per citarne alcuni. Inoltre, il design della faccia dovrebbe essere complementare al tipo di tenuta per l'applicazione, comprese le configurazioni convenzionali, con spintore, senza spintore, non bilanciate, bilanciate o a cartuccia.

Tuttavia, esistono due tecnologie di progettazione e materiali delle superfici di tenuta collaudate nel tempo che possono eliminare ogni dubbio dal processo di selezione. Queste opzioni estendono l’MTBF delle tenute da settimane a spesso anni e riducono i costi di acqua, energia e capitale, aiutando al contempo le aziende a ridurre le proprie emissioni di carbonio.

Tra i materiali frontali più avanzati e durevoli c'è il diamante ultrananocristallino (UNCD), o tecnologia della faccia di tenuta del diamante. Questo trattamento frontale, una sottile pellicola di diamante, viene ricavato dalla pellicola di diamante tramite deposizione di vapore chimico sulla superficie di tenuta. Il substrato più utilizzato per il trattamento della faccia diamantata è il carburo di silicio sinterizzato. Con i recenti sviluppi, la pellicola diamantata viene utilizzata anche su substrati di carburo di tungsteno.

Oggi, più di 60.000 componenti che utilizzano trattamenti superficiali diamantati sono stati implementati in tutto il mondo in varie applicazioni impegnative, tra cui fanghi abrasivi, mezzi chimicamente reattivi, ambienti con scarsa lubrificazione, applicazioni intermittenti con funzionamento a secco e mezzi sensibili alla temperatura.

Da non confondere con i trattamenti frontali microcristallini che possono essere utilizzati solo con un'altra superficie di accoppiamento del diamante, i trattamenti frontali UNCD possono essere eseguiti anche su controfronti in carburo di silicio o carburo di tungsteno e riducono i costi associati alle apparecchiature ausiliarie.

L'UNCD ha una serie di proprietà che lo rendono un materiale sigillante vantaggioso per molte applicazioni. Il basso coefficiente di attrito consente alla faccia della tenuta di resistere a un basso potere lubrificante e a condizioni di funzionamento a secco intermittenti, riducendo inoltre la generazione di calore e il consumo di energia. Essendo un materiale eccezionalmente duro, la sua resistenza all'abrasione lo rende ideale per applicazioni con particelle abrasive e fanghi. La resistenza chimica dell'UNCD protegge le facce della tenuta e consente loro di funzionare anche in presenza di alcali e acidi forti.

Riducono inoltre l'impronta di carbonio dell'applicazione riducendo al minimo lo spreco di acqua e la perdita di energia. A seconda delle condizioni, la sola riduzione del consumo energetico del motore può comportare un periodo di ammortamento inferiore a 12 mesi.

Un esempio recente che ha evidenziato i vantaggi di un trattamento con superficie diamantata è avvenuto presso uno stabilimento di produzione di compensato degli Stati Uniti. La temperatura dell'acqua calda (da 315 F a 325 F), unita alla generazione di calore delle facce della tenuta, ha causato il cedimento degli O-ring della tenuta meccanica in poche settimane.

L'impianto desiderava aumentare l'affidabilità della tenuta mantenendo il piano di scarico della tenuta Plan 11. Dopo poche settimane dall'aggiunta delle facce trattate al diamante sulle tenute a cartuccia universali, la struttura ha ottenuto un ritorno sull'investimento per l'aggiornamento delle tenute. Il mantenimento del piano di scarico esistente 11 ha consentito all'impianto di risparmiare quasi 6.000 dollari in costi di attrezzature, materiali e installazione. Eliminando la necessità di un refrigerante, l'impianto ha anche evitato un aumento di oltre 3.000 dollari e fino a 2,1 milioni di galloni nel consumo annuo di acqua, per non parlare del miglioramento dell'MTBF a 14 mesi.

Utilizzata da decenni in tutto il mondo in molti settori, la tecnologia delle superfici di tenuta del pompaggio upstream (USP) riduce la quantità di acqua utilizzata per raffreddare e pulire una tenuta. Rispetto alle soluzioni più tradizionali, questo può ridurre il consumo di acqua da 2-3 galloni al minuto a 3-5 galloni al giorno. L'USP combina i vantaggi delle tenute a doppia pressurizzazione e non pressurizzata, fornendo la protezione ambientale di una disposizione a doppia tenuta con la sicurezza intrinseca di una disposizione a tenuta tandem. Il sollevamento attivo spinge il fluido tampone a bassa pressione nel fluido di processo a pressione più elevata, sfruttando i concetti di tenuta pressurizzata e non pressurizzata.