Optimización de sistemas de soporte de sello mecánico para una fiabilidad superior

API 682 y usted: Construyendo mejores sistemas de soporte de sello mecánico

Sean Hunsicker, Market Manager, Chemical & Refining Market

Los sellos mecánicos se convirtieron en la tecnología dominante en refinerías y plantas químicas en los años 80, llevando al API a crear un comité para escribir estándares. La primera edición, API 682, se publicó en 1994 con la misión: "Este estándar está diseñado para default a los tipos de equipo más comúnmente suministrados que tienen alta probabilidad de cumplir al menos tres años de servicio ininterrumpido cumpliendo regulaciones de emisiones."¹ Notablemente, el estándar incluye recomendaciones que, salvo especificación contraria, default a tecnología probada como segura y fiable. Actualmente en su cuarta edición, API 682 sigue ofreciendo orientación basada en servicio de proceso para sellos y sus sistemas de soporte.

Aunque gran parte se centra en sellos, una parte significativa se dedica a sistemas de soporte, críticos para el funcionamiento del sello y la bomba. Como fabricante, Swagelok ha implementado las mejores prácticas de la 4ª edición. Aquí explicamos algunas y cómo implementarlas ayuda a aumentar fiabilidad y seguridad reduciendo costos.

¿Cuáles son las funciones principales de un sistema de soporte de sello mecánico?

Antes de discutir mejores prácticas, veamos las funciones. Estos sistemas se diseñan para un sello y condiciones específicas. Típicamente suministran gas o líquido al sello para regular su entorno, protegiendo el equipo rotativo.

Tienen cuatro funciones principales:

• Proporcionar lubricación a las caras del sello
• Controlar presión y temperatura en la cámara y el sello
• Limpiar el sello de contaminación y/o acumulación de residuos
• Evitar que el fluido de proceso escape a la atmósfera

Más información en el video a continuación.

Reducción de puntos de fuga potenciales

En la 4ª edición de API 682 hay referencias a reducir conexiones en sistemas de soporte. Ya sea tubería soldada o tubería, se desaconsejan sistemas roscados. Cada conexión es un punto de fuga potencial y riesgo de fiabilidad en aplicaciones de bombeo de hidrocarburos. Las fugas cerca de bombas causan daños, tiempo de inactividad, problemas ambientales y riesgos de seguridad.

Antes, muchos sistemas se construían con tubería por preferencia histórica. Recientemente, fabricantes de sellos, usuarios y OEMs han adoptado tubería como solución de conexión por su larga historia de éxito en aplicaciones críticas. Como señaló el experto Heinz Bloch: "API 682 comenzó a respaldar el uso de tubería para algunos planes de tubería de sello. Lamentablemente, compradores tradicionales aún optan por tubería rígida; les pedimos reconsiderar. API 682 (4ª edición) ahora especifica conexiones casi indistintamente."²

La tubería permite reducir conexiones doblando líneas y usando adaptadores. A menudo, las únicas conexiones necesarias son las del sello y el sistema. Al ser recocida, doblarla endurece el metal, aumentando la resistencia en la curva. Tecnologías como adaptadores de brida y conectores machos extendidos reducen aún más conexiones de puertos roscados. El uso de tubería también aporta beneficio financiero en costos MRO: elimina soldadura in situ costosa y se instala rápido, reduciendo tiempo de inactividad.

Simplificación de operación y mantenimiento

Los sistemas de soporte son críticos y requieren inspección visual regular. Hacer simple la inspección promueve fiabilidad y seguridad. Al diseñar, considere principios de mejores prácticas una vez seleccionado el plan de tubería y disposición general.

1. La función del sistema debe ser evidente y el diseño intuitivo.

Los sellos a menudo se dañan al arrancar y parar bombas, a veces por operación incorrecta del sistema de soporte. Si el diseño facilita la operación correcta, se evitan errores comunes al poner en marcha bombas.

En API 682 4ª edición, un Plan 32 se muestra como múltiples instrumentos y componentes en tubería. Aunque funcionalmente correcto, da poca información al operador sobre operación, qué información es importante y por qué. Si el sistema está junto al sello en la bomba, el operador debe agacharse para leer instrumentos. Crear obstáculos aumenta el riesgo de perder señales de problema y reduce fiabilidad. Una solución intuitiva es montar componentes en un panel.

Montar un plan como Plan 32 en un panel permite dos principios: identificación y operación adecuadas. Beneficios:

• El Plan 32 parece un sistema distinto. Los componentes están dispuestos en un panel donde se identifica el camino de flujo y todos los instrumentos están a la altura de los ojos.
• API 682 respalda esto: "Todos los controles e instrumentos se ubicarán y organizarán para permitir fácil visibilidad por los operadores, así como accesibilidad para pruebas, ajustes y mantenimiento" (9.1.5)³.
• Los paneles pueden incluir numeración de piezas, indicación de flujo e instrucciones. Esto asegura arranque y parada seguros y fiables.

2. El sistema debe diseñarse para facilidad de mantenimiento.

Además de operación correcta, se debe considerar diseño para mantenimiento fácil. Contienen elementos de servicio común: medidores de flujo, filtros, instrumentos visuales. El mantenimiento preventivo (MP) debe ser simple y seguro. Si los filtros no están convenientemente posicionados para purga, es improbable que se realice el MP a intervalos recomendados.

API 682 4ª edición recomienda configuraciones bloqueo-purga para todos los manómetros. Sin esto, al fallar un manómetro, los operadores quedan sin información crítica hasta la próxima parada. Además, hay variedad de conexiones y diseños que permiten quitar y reemplazar cada componente de servicio mientras el sistema sigue operando. Para potes de sello, la 4ª edición estipula: "Operación local, ventilación, llenado y drenaje se realizarán desde el suelo. A menos que se especifique lo contrario, sistemas que requieran escalera o subir a la base no son aceptables" (8.1.8).⁴ Muchas plantas tienen potes antiguos con solo un tapón roscado. Hacer que operadores suban a rellenar expone a vapores y es inseguro. Diseñar Plan 52 o 53 con sistemas de llenado es una consideración simple que promueve mantenimiento seguro.

Construyendo mejores sistemas de soporte de sello

Implementar estos principios básicos aumenta fiabilidad y reduce costos. Resumen:

• Considere tubería en lugar de tubería soldada para reducir costos de instalación y mantenimiento, y promover fiabilidad reduciendo puntos de fuga.
• No debe ser aceptable detener bombas para arreglar instrumentación menor o llenar potes. Montar en paneles, con etiquetado adecuado y diseño para mantenimiento fácil reduce errores de operador que pueden dañar sellos.

Los fallos de sello y costos asociados deben preocupar a grupos de equipos rotativos. Seguir mejores prácticas y principios de diseño de API 682 4ª edición ayuda a prevenir costos y crea operación más segura y fiable.

Swagelok ofrece diseño y montaje de sistemas de soporte a través de su red de más de 200 centros autorizados. Ofrecemos sistemas configurables, locales y fiables, mejor por diseño, para reducir costos, ahorrar tiempo y mejorar seguridad. Para asesoría adicional, contacte a su equipo local.

¹ API Standard 682, First Edition, 1994 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.

² Bloch, Heinz P., Consider Stainless Steel Tubing for Mechanical Seal Connections, Hydrocarbon Processing, March, 2018.

³ API Standard 682, Fourth Edition, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.

⁴ API Standard 682, Fourth Edition, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.