Le Tenute Meccaniche con tecnologia Fluilift (“gas lift-off”) sono in grado di garantire un perfetto sigillo sul fluido di processo verso l’atmosfera, riducendo ai minimi termini il consumo energetico ed azzerando le emissioni in atmosfera.
Introduzione
La tenuta meccanica serve a garantire la tenuta del fluido di processo, nelle macchine dotate di albero rotante.
Nel caso di tenuta singola, da un lato della tenuta vi è il fluido di processo e dall’altra parte vi è l’atmosfera.
La tenuta doppia pressurizzata invece, è costituita da due tenute meccaniche, fra le quali c’è una camera intermedia. Da un lato vi è il fluido di processo, nella camera intermedia vi è un fluido (liquido o gas) in pressione, chiamato fluido barriera, a dall’altra parte vi è l’atmosfera.
Nell’ambito delle tenute doppie pressurizzate, a seconda della tecnologia usata, si possono avere due casi:
- Tenuta doppia pressurizzata ‘Contacting Wet’ con fluido barriera liquido
- Tenuta doppia pressurizzata ‘Non Contacting’, con fluido barriera gas.
Tenute doppie pressurizzate ‘Contacting Wet (CW)’
Questo tipo di tenuta meccanica viene utilizzata sulle pompe ed agitatori di processo. Tra l’anello rotante e quello stazionario deve essere garantito un meato liquido tale da raffreddare e lubrificare gli anelli stessi.
Il calore generato dall’attrito tra le facce degli anelli di tenuta deve essere asportato con flussaggio esterno per mantenere la corretta planarità e garantire che il meato lubrificante rimanga in fase liquida. L’API Plan 53B è uno sistema di flussaggio esterno che serve a fornire il fluido barriera alla tenuta. Il Plan53B funziona mediante accumulatore a membrana collegato alla tenuta doppia. Il liquido barriera circola grazie ad un dispositivo di pompaggio normalmente connesso alla tenuta rotante, e passa attraverso uno scambiatore di calore ad acqua o ad aria per smaltire il calore generato dal sistema. L’acqua di raffreddamento utilizzata per rimuovere il calore sviluppato dalla tenuta può consumare grandi quantità di energia.
Tenute doppie pressurizzate con gas ‘Non Contacting (NC)’
L’utilizzo di tenute doppie pressurizzate con gas, normalmente azoto, vengono progettate per un funzionamento concettualmente diverso. Il contatto tra anello rotante e stazionario viene evitato durante il funzionamento grazie al gas barriera il quale penetra all’interno di cave opportunamente dimensionate sulla superficie dell’anello rotante, esercitando un’azione di separazione tra i due anelli. Il trafilamento del gas barriera è limitato e non è richiesto flussaggio continuo alla tenuta. In queste condizioni, l’attrito generato è trascurabile e molto inferiore rispetto ad una tenuta tradizionale con meato liquido. L’assenza di surriscaldamento previene la deformazione degli anelli con importanti benefici in termini di performance
MINIMA POTENZA ASSORBITA, MINIMO CALORE GENERATO – MASSIMO RENDIMENTO ENERGETICO
L’assorbimento generato dall’attrito viscoso del gas presente tra gli anelli di tenuta è trascurabile, tanto che l’aumento di temperatura degli anelli rimane entro i 5°C. Grazie a questa condizione, si ottiene un notevole vantaggio in termini energetici per due motivi principali:
- Riduzione di potenza assorbita dalla tenuta
- Eliminazione del raffreddamento attraverso sistemi ausiliari necessari alle tenute tradizionali.
L’API Plan 74 è un sistema che serve a garantire la presenza del gas barriera tra le facce della tenuta. Il Plan 74 permette l’alimentazione del gas barriera, garantita da fonte esterna, attraverso un pannello strumentato per controllare i parametri necessari al corretto funzionamento della tenuta doppia, ovvero la pressione e la portata del gas barriera. La pressione del gas barriera deve essere maggiore del fluido di processo, in caso contrario interverrà un allarme. Una portata eccessiva invece sarebbe indice di una perdita della tenuta.
Anello con cave idrodinamiche
Il grafico seguente mostra valori teorici della potenza assorbita dall’attrito tra le facce di tenuta, a confronto tenuta doppia pressurizzata CW e tenuta doppia pressurizzata con gas NC, con valori in funzione del diametro della tenuta.
SCHEMA DEL BILANCIO ENERGETICO IN UNA POMPA CENTRIFUGA
- Nello schema non sono rappresentati altri assorbimenti di energia da attriti vari dal sistema pompa – motore.
- Lo schema non considera l’energia termica trasmessa dal fluido pompato (heat soak) e smaltito della macchina.
Conclusioni
In conclusione, l’utilizzo di tenute doppie pressurizzate con gas, per Fluiten i modelli LL6D e LL8F, pur richiedendo un’attenta valutazione in fase di selezione, offrono vantaggi convincenti rispetto alle tenute tradizionali laddove è possibile l’installazione, considerata la ridotta potenza richiesta del sistema di flussaggio, le ridotte perdite gas barriera e zero emissioni di processo in atmosfera.
