Construyendo Mejores Sistemas de Sellos Mecánicos

API 682 y Vd.: Construyendo Mejores Sistemas de Sellos Mecánicos

Sean Hunsicker, Director de Mercado, Química y Refinado

Los sellos mecánicos se convirtieron en la tecnología de sellado dominante en las refinerías y plantas químicas en la década de 1980, lo que hizo que el Instituto Americano del Petróleo (API) estableciera un comité cuyo único objetivo era redactar normas para estos componentes. La primera edición, Sistemas de sellado de ejes para bombas centrífugas y rotativas API 682, se publicó en 1994 con esta declaración de objetivos: "Esta norma está diseñada para que, por defecto, los tipos de equipos más comúnmente suministrados tengan una alta probabilidad de cumplir el objetivo de al menos tres años de servicio ininterrumpido y, al mismo tiempo, cumplir con la normativa sobre emisiones."¹ En particular, la norma incluye recomendaciones que, salvo mención expresa, alude a la tecnología que ha demostrado ser segura y fiable. Actualmente en su cuarta edición, API 682 sigue ofreciendo orientación basada en el servicio de procesos tanto para los sellos mecánicos como para sus sistemas de apoyo.

Mientras que gran parte de la norma se centra en los sellos mecánicos, una parte significativa se dedica a los sistemas de apoyo a los sellos, ya que son un componente crítico para el buen funcionamiento del sistema de sellos y bombas. Como fabricante de sistemas de apoyo al sello, Swagelok Company y nuestros centros de ventas y servicio han implementado las mejores prácticas de la 4ª edición de API 682. En este post del blog, explicaremos cuáles son algunas de esas mejores prácticas y cómo la aplicación de las recomendaciones de la norma en la construcción y el diseño de sus sistemas de apoyo a los sellos, puede ayudarle a cumplir sus objetivos de aumentar la fiabilidad y la seguridad al tiempo que se reducen los costes.

Vea los conjuntos de planes de sellado y los ensamblajes diseñados de acuerdo con API 682

¿Cuáles son las Principales Funciones de un Sistema Auxiliar al Sello Mecánico?

Antes de comentar las mejores prácticas, veamos las funciones de los sistemas auxiliares al sello. Estos sistemas están diseñados para un sello mecánico y un conjunto de condiciones de proceso específicos. Normalmente suministran un gas o un líquido al sello mecánico para regular el entorno en el cual éste opera, protegiendo equipos rotativos de posibles daños.

Los Sistemas de sellado tienen cuatro funciones principales:

• Lubricar las caras de sellado
• Controlar la presión y temperatura en la cámara de sellado y el sello
• Lavar la contaminación y/o acumulación de residuos en el sello
• Evitar las fugas a la atmósfera del fluido de proceso del sistema

Vea más información sobre los sistemas de apoyo al sello mecánico en el siguiente vídeo.

Reducir los Puntos Potenciales de Fuga

En toda la 4^a Edición de API 682, hay referencias a la reducción del número de conexiones en los sistemas de apoyo a los sellos. Independientemente de si se elige tubería soldada o tubo para el sistema, se desaconseja el uso de sistemas roscados. Cada conexión puede considerarse como un posible punto de fuga y un posible riesgo para la fiabilidad en las aplicaciones de bombeo de hidrocarburos. Las fugas en los sistemas auxiliares al sello cerca de las bombas pueden causar daños a los activos, aumento del tiempo de inactividad, problemas ambientales y riesgos de seguridad.

En el pasado, muchos sistemas auxiliares a los sellos se construían con tubería debido a que ésta era la opción preferida tradicionalmente. Más recientemente, los fabricantes de sellos, los usuarios finales y los fabricantes de bombas han implementado el tubo como solución de conexión en los sistemas auxiliares a los sellos, debido a su larga historia de uso eficaz en aplicaciones críticas en todo el mundo industrial. Como señaló el experto en equipos rotativos Heinz Bloch en un reciente artículo sobre el procesado de hidrocarburos, "[la] Norma 682 del Instituto Americano del Petróleo (API 682) empezó a apoyar el uso del tubo para algunos planes de sellado de tuberías. Lamentablemente, los compradores fieles a la tradición siguen optando por la tubería rígida; algo que creemos que deberían reconsiderar. API 682 (4ª edición) ahora especifica las conexiones del sistema auxiliar al sello casi indistintamente.”²

El tubo puede ser utilizado para reducir el número de conexiones curvando las líneas y utilizando adaptadores de forma adecuada. Frecuentemente, las únicas conexiones necesarias son las del sello y el sistema de sellado. Dado que el tubo es recocido, el proceso de doblado endurece el metal, aumentando la resistencia del tubo en la curva. Las innovadoras tecnologías de conexión, como los adaptadores a brida y los conectores macho extendidos, reducen aún más el número de conexiones roscadas en el sello y los recipientes, eliminando la necesidad de múltiples accesorios. El uso de tubo proporciona una ventaja económica adicional al analizar los costes MRO de la bomba, el sello y el sistema de apoyo. Durante las operaciones de mantenimiento en las que se reparan las "tuberías" del sistema de bombas, el uso de tubo elimina la necesidad de soldar en planta y sus costes, y puede instalarse rápidamente para reducir el tiempo de inactividad.

Simplificación de la Operación y el Mantenimiento

Los sistemas auxiliares al sello son críticos para el correcto funcionamiento del sello y la bomba, y por tanto requieren una inspección visual regular. Hacer el trabajo de inspección visual simple favorece la fiabilidad y la seguridad del sistema. Al diseñar los sistemas auxiliares a los sellos, hay varios principios de diseño como mejores prácticas que deben considerarse una vez que se haya seleccionado el plan de tuberías y la disposición general.

1. El funcionamiento de los sistemas debe ser evidente y el diseño intuitivo.

Los sellos mecánicos suelen dañarse cuando las bombas se ponen en marcha y se paran, a veces como resultado de un funcionamiento inadecuado del sistema auxiliar al sello. Si el diseño del sistema auxiliares al sello facilita el funcionamiento adecuado, se pueden evitar los errores comunes en la puesta en marcha de las bombas.

En la 4^a edición de API 682 se muestra el Plan 32 como múltiples instrumentos y componentes instalados en tubería o tubo. Si bien es funcionalmente correcto, este diseño proporciona al operador poca información sobre el funcionamiento del sistema, qué información es importante y por qué es importante. Si el sistema está situado junto al sello de una bomba, el operador debe volver a la bomba y agacharse para leer la información de instrumentación. La creación de obstáculos para los operadores, aunque sean pequeños, aumenta el riesgo de que se pasen por alto las señales de error y reduce la fiabilidad. Una solución intuitiva es disponer estos componentes en un panel.

Instalar un plan de tuberías, como el Plan 32, en un panel satisface dos importantes principios de diseño: la identificación y el funcionamiento adecuados. Esto proporciona los siguientes beneficios:

• Primero, el Plan 32 tiene ahora un aspecto distinto. En lugar de tener sólo los componentes ubicados en un tramo de tubería o tubo, se disponen en un panel donde se puede identificar la trayectoria del caudal, y todos los instrumentos están disponibles a la vista.
• Además, API 682 apoya estas consideraciones de diseño. Dice: "Todos los controles e instrumentos estarán ubicados y dispuestos de manera que permitan una fácil visibilidad por parte de los operadores, así como la accesibilidad para las pruebas, los ajustes y el mantenimiento" (9.1.5)³ .
• Por último, los paneles pueden incluir información sobre las referencias de las piezas, la indicación de la trayectoria del caudal y las instrucciones para el operario. Estas mejoras ayudan a asegurar un arranque y apagado seguro y fiable de las bombas y los sistemas de apoyo a los sellos.

2. El sistema debe estar diseñado para facilitar el mantenimiento.

Si bien el funcionamiento correcto del sistema auxiliar a los sellos es una alta prioridad, también se debe procurar diseñar sistemas que sean fáciles de mantener. Los sistemas auxiliares a los sellos contienen elementos de mantenimiento común como medidores de caudal, filtros y otros instrumentos visuales. El mantenimiento preventivo (MP) de estos sistemas debe ser sencillo y seguro para los operadores. Si los filtros no están convenientemente instalados y disponibles para la purga, es poco probable que se realice un MP adecuado a los intervalos recomendados.

API 682 4^a Edición también recomienda configuraciones de cierre y venteo para todos los manómetros. Si los sistemas no están diseñados con esta característica, es probable que a medida que los manómetros fallen, los operadores se queden sin información crítica hasta la próxima parada o proyecto, cuando la bomba y el sistema de soporte puedan ser retirados y el manómetro sustituido

Por último, existe una amplia variedad de conexiones de tubo y opciones de diseño que permiten que cada componente útil de un sistema de apoyo al sello, se pueda desmontar y reemplazar fácilmente mientras sigue funcionando el sistema. En relación a los recipientes del sello, la 4^a edición estipula "La operación local, la ventilación, el llenado y el drenaje se realizará desde el suelo. A menos que se especifique lo contrario, no son aceptables los sistemas que requieren el uso de una escalera o peldaño o que requieren subir a la plataforma de base o a la tubería" (8.1.8) .⁴ Muchas plantas tienen recipientes más antiguos con sólo un tapón en la parte superior. Hacer que los operarios utilicen una escalera para acceder al dispositivo puede exponerlos a los vapores del proceso y es una práctica generalmente insegura. El diseño de los Planes 52 o 53 con sistemas de llenado como el que se muestra a continuación es una simple consideración de diseño y la mejor práctica que favorece el mantenimiento seguro.

Construyendo Mejores Sistemas Auxiliares al Sello Mecánico

La aplicación de estos principios básicos de diseño y mejores prácticas para el sistema de apoyo al sello mecánico aumenta la fiabilidad y reduce los costes. Para recapitular cómo puede obtener mejores resultados con sus sistemas:

• Considere la posibilidad de utilizar tubo en lugar de tubería soldada para reducir los costes de instalación y mantenimiento. Esto también mejorará la fiabilidad a través de la reducción de posibles puntos de fuga.
• Desconectar las bombas para solucionar problemas menores de instrumentación o llenar los recipientes del sello no debería ser aceptable. Situar estos sistemas en paneles, con un etiquetado adecuado y un diseño para un fácil mantenimiento reduce la posibilidad de que el operador cometa errores que puedan dañar los sellos.

Los fallos de los sellos y los costes asociados a la sustitución de los mismos deberían ser motivo de gran preocupación para los responsables de los equipos rotativos de todas las plantas. Asegurarse de que se siguen las mejores prácticas y principios de diseño de la 4ª edición de la API 682 ayuda a evitar estos costes y crea una operación más segura y fiable.

Swagelok se encarga del diseño e instalación de sistemas auxiliares al sello mecánico a través de nuestra red de más de 200 centros autorizados de venta y servicio. Ofrecemos sistemas configurables, locales y fiables que son mejores por diseño para ayudarle a reducir costes, ahorrar tiempo y mejorar la seguridad de su equipo rotativo. Para obtener más asesoramiento sobre el diseño e instalación de sus sistemas de apoyo a los sellos mecánicos, o para encontrar los conjuntos de planes de sellado de API adecuados para sus aplicaciones, contacte con su equipo local de Swagelok.

Más información sobre los sistemas auxiliares al sello mecánico

¹ Norma API 682, primera edición, 1994 " Sistemas de sellado de ejes para bombas centrífugas y rotativas", Instituto Americano del Petróleo, Washington, D.C.

² Bloch, Heinz P., Considerar el tubo de acero inoxidable para las conexiones de los sellos mecánicos, Hydrocarbon Processing, Marzo, 2018.

³ Norma API 682, cuarta edición, 2014 " Sistemas de sellado de ejes para bombas centrífugas y rotativas", Instituto Americano del Petróleo, Washington, D.C

⁴ Norma API 682, cuarta edición, 2014 " Sistemas de sellado de ejes para bombas centrífugas y rotativas", Instituto Americano del Petróleo, Washington, D.C.