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Jul 07, 2023

Tenute rotanti per applicazioni abrasive e corrosive

Le industrie di processo fanno affidamento su numerose pompe per funzionare in modo affidabile per mantenere la produttività dell'impianto. Per fare ciò, queste pompe devono essere adeguatamente sigillate per evitare perdite e contaminazione dei fluidi di processo.

Le industrie di processo fanno affidamento su numerose pompe per funzionare in modo affidabile per mantenere la produttività dell'impianto. Per fare ciò, queste pompe devono essere adeguatamente sigillate per evitare perdite e contaminazione dei fluidi di processo. Devono inoltre essere in grado di gestire eventuali anomalie del sistema, operare in condizioni spesso difficili, essere facili da installare e garantire un basso costo di proprietà durante la loro vita utile.

I due mezzi più comuni per sigillare le pompe sono le tenute meccaniche e la baderna a compressione. Sfortunatamente, nessuna di queste soluzioni popolari è in grado di soddisfare tutti questi requisiti. Le tenute meccaniche offrono prestazioni adeguate, ma sono soggette a perdite, costi nascosti e guasti istantanei senza previa indicazione. Inoltre, quando falliscono, non possono essere riparati. A causa di questa vulnerabilità a guasti improvvisi e inaspettati, molti stabilimenti immagazzinano pompe di ricambio per ridurre al minimo le interruzioni delle loro operazioni.

Le tenute meccaniche sono influenzate negativamente da una serie di fattori, tra cui l'eccentricità dell'albero, le vibrazioni, i mezzi abrasivi e viscosi, la cavitazione e l'intrappolamento di aria. Se non corretti, uno qualsiasi di questi fattori può causare il guasto delle tenute meccaniche. Un'eccessiva eccentricità dell'albero richiede il riallineamento o la sostituzione dei cuscinetti, entrambi costosi. È possibile installare giunti di dilatazione per smorzare le vibrazioni, ma anch'essi sono costosi e richiedono molta manodopera.

Le tenute meccaniche doppie vengono spesso utilizzate per le pompe in servizio abrasivo, ma l'ingresso di fluidi di processo può causarne il guasto. Non devono essere utilizzati in applicazioni che coinvolgono mezzi viscosi, né sono consigliati per il servizio in pompe soggette a cavitazione interna. Per escludere l'aria e eliminare le bolle d'aria intrappolate dal fluido di processo è necessario reindirizzare sia il mezzo che l'acqua di lavaggio e spurgare il premistoppa della pompa.

Le tenute meccaniche che richiedono il lavaggio non possono resistere a condizioni asciutte o alla contaminazione da particolato che può danneggiarne le superfici. La maggior parte delle tenute meccaniche sono monopezzo, quindi per installarle è necessario rimuovere la pompa dal servizio e smontarla. Inoltre, l'installazione di queste guarnizioni complesse spesso richiede il supporto tecnico in loco da parte del produttore.

Prima dell’avvento delle tenute meccaniche, il metodo più diffuso per sigillare le pompe era la baderna. Viene ancora utilizzata, ma come le tenute meccaniche presenta una serie di svantaggi, in particolare il consumo eccessivo di acqua. È interessante notare che alcuni utenti di baderne a compressione sembrano più interessati a deviare le perdite che a fermarle.

Alcuni tipi di set di baderne devono essere lavati per evitare il surriscaldamento e l'interfaccia dell'albero di baderna deve essere lubrificata. Il consumo di acqua utilizzando questi set può arrivare fino a sette galloni al minuto e l'acqua di scarico deve essere rimossa dal fluido di processo e trattata. Questa rimozione e trattamento richiede attrezzature costose e comporta una perdita di produttività. Se per la lubrificazione viene utilizzato il fluido di processo anziché l'acqua di lavaggio, l'eventuale perdita di fluido solitamente non può essere recuperata.

La dinamica di tenuta dei set di baderne comporta compressione ed espansione radiale, che creano attrito tra la baderna e l'albero della pompa. Può essere necessario fino al doppio del consumo energetico di una pompa con tenuta meccanica bilanciata per superare la resistenza risultante. Inoltre, un'eccessiva espansione radiale può causare l'usura dell'albero, richiedendone la sostituzione o l'installazione di un nuovo manicotto.

Nonostante queste limitazioni, i set di baderne a compressione sono spesso preferibili alle tenute meccaniche. Raramente falliscono senza mostrare precedenti segnali di allarme. Possono essere regolate per controllare le perdite e resistere meglio delle tenute meccaniche alla fuoriuscita dell'albero, alle vibrazioni, agli abrasivi, alla cavitazione e alla perdita di acqua di lavaggio. Inoltre, sono facili da installare e possono essere riconfezionate con baderne a bobina standard, a differenza delle tenute meccaniche che devono essere fornite secondo le esatte dimensioni della pompa.

Un sistema di tenuta per alberi rotanti che surclassa sia le tenute meccaniche che i set di baderne a compressione nei servizi abrasivi flussati non richiede acqua per lubrificare le superfici della tenuta. Forma invece una relazione di cuscinetto con la faccia dell'albero nella camera di tenuta, escludendo i fluidi di processo dal premistoppa. Questo design radiale cuscinetto-faccia è meno costoso e più efficace delle tradizionali tenute meccaniche, garantendo un funzionamento fresco e asciutto con una diluizione minima dei fluidi. Richiedendo la metà del consumo energetico dei set di baderne, queste tenute rotanti sono efficienti dal punto di vista energetico quanto le tenute meccaniche bilanciate e utilizzano 60 volte meno acqua di lavaggio rispetto a baderne a compressione comparabili.