GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 1-. DEFINICIONES – RELEVANTES (SELLOS CARTRIDGE): Concepto: - Conocer la nomenclatura técnica normalmente utilizada en el manejo de solicitudes de cotización y ordenes de compra de sellos mecánicos para procesos (ANSI/ API). 1.1.- SELLO CARTUCHO (“cartridge seal”): Unidad de sello de eje completamente auto-contenida (caras del sello, sellos secundarios, elemento flexibles, casquillo y brida) la cual es completamente ensamblada y pre-ajustada antes de su instalación final en el equipo. 1.2-. SELLO INTERNO (“inside mounted seal”): Sello mecánico cuyos componentes o parte de estos, tales como: caras, elementos flexibles, o sellos secundarios; ninguno se encuentran fuera del cartucho (sello mecánico). 1.3.- CAJA DE SELLO (“seal chamber”): En API se refiere normalmente a la cavidad donde se encuentra ubicado el sello mecánico y que se encuentra completamente rodeada del fluido de proceso “cuya fuga se quiere evitar”. En el caso de un sello mecánico doble, este sello recibe el nombre de sello del lado interno.
1.4.- CAMARA DE RETENCIÓN DEL SELLO (“Contaiment seal chamber”): Cavidad interior formada en la configuración de sellos mecánicos dobles. En el caso del segundo sello, este recibe el nombre de: sello del lado externo ó sello de contención (“contaiment seal”)
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 1.5-. FLUIDO BARRERA (“Barrier fluid”): Fluido introducido en la cavidad existente entre los sellos de un sello mecánico doble, con el fin de aislar completamente el fluido de proceso del ambiente. La presión del fluido barrera es siempre mayor que la presión del fluido de proceso. 1.6-. FLUIDO INTERMEDIO (“Buffer fluid”): Fluido utilizado como lubricante ó intermedio en la cavidad formada entre los sellos de un sello mecánico doble. Este fluido intermedio está siempre a una presión menor a la del fluido de proceso. 1.7.- SELLO SIMPLE (x API): Configuración para el sellado del eje que considera solamente un sello mecánico completamente ensamblado dentro de un cartucho (“single cartridge seal“). En el caso del API 2da Edición, este tipo de sistema para el sello de eje recibe el nombre de ARREGLO 1 (“Arrengement 1”). 1.8-. SELLO DOBLE / NO-PRESURIZADO (x API): Configuración de sellado de eje que tiene dos sellos mecánicos ensamblados dentro del cartucho y cuya cavidad formada entre ellos, se encuentra completamente llena de fluido intermedio a una presión menor que la existente en la cámara del sello principal (con fluido de proceso). En caso de API 682 2da Edición, este tipo de sello recibe el nombre de ARREGLO 2 (“Arrengement 2”). Adicionalmente, la cámara de retención puede utilizar como fluido intermedio algún líquido o gas. 1.4-. SELLO DOBLE / PRESURIZADO (x API): Configuración de sellado de eje que tiene dos sellos mecánicos ensamblados dentro del cartucho y cuya cavidad formada entre ellos, se encuentra completamente llena de fluido barrera a una presión mayor que la existente en la cámara del sello principal (con fluido de proceso). En caso de API 682 2da Edición, este tipo de sello recibe el nombre de ARREGLO 3 (“Arrengement 3”). Adicionalmente, la cámara de retención puede utilizar como fluido intermedio algún líquido o gas. 1.5-. FLUSHING: Pequeña cantidad de fluido introducido a la cámara del sello en el lado de proceso (sello interno) y que es usualmente utilizado para enfriar y lubricar las caras del sello. 1.6-. QUENCH: Fluido neutro, usualmente agua ó vapor, introducido en el lado atmosférico del sello para retardar la formación de sólidos (“polimerización ó cristalización”) que interfieran con el movimiento del sello. 1.7-. VENT: Proceso realizado para eliminar gas, aire ó vapor de la cámara del sello. En general, está acompañado por una conexión en la brida del sello (VENT/DRAIN).
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 1.8-. BUJE DE ESTRANGULACION (“Throttle bushing”): Accesorio que forma un “claro” de restricción alrededor del casquillo del eje, entre el sello (sello externo, en el caso de sellos dobles) y el lado atmosférico. Adicionalmente, en el caso de API 2da Edición, este accesorio puede ser fijo o flotante; dependiendo la configuración de sello a utilizar.
1.9-. BUJE DE GARGANTA (“Throat bushing”): Accesorio que forma un “claro” de restricción alrededor del casquillo del eje, entre el sello mecánico (sello interno, en caso de sello mecánico doble) y el cuello posterior del rodete.
2-. PLANES API – FLUSHING, BARRIER/BUFFER, QUENCH Y COOLING: Concepto: - Reconocer dependiendo, del tipo de fluido, los requerimientos de lubricación de la cara de los sellos y protección medio ambiental (personas y entorno) en caso de fugas. 2.1-. PLANES API - FLUSHING: Concepto: - Planes estándares, básicos y mínimos requeridos para la correcta lubricación de las caras de los sellos en manejo de fluidos de proceso. 2.1.1-. PLAN API 01: Recirculación interna desde la descarga de la bomba a la cámara del sello. Este sistema de sello solamente es recomendado para fluido limpios y se debe poner especial cuidado en asegurar las condiciones de la re-circulación para mantener las condiciones de la cara del sello. NOTA: Tener, especial consideración con las conexiones de drenaje y quench. Página 3 de 13 KSB Chile S.A. Casa Matriz Av. Las Esteras Sur 2851, Quilicura, Santiago Fono: (562) 677-8300 Fax (562) 6778301 Casilla: 52340 Correo 1 E-Mail :
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: EJEMPLOS: MEGACHEM, CPK – CIRCULACION X TAPA PRESION
2.1.2-. PLAN API 02: No existe ningún tipo de circulación de fluido (la brida del sello posee conexión en caso de futuro requerimiento de flushing). Generalmente, este tipo de cámara de sello se conoce como del tipo “Dead-end”. NOTA: Se debe tener especial consideración con las conexiones de drenaje y quench. Adicionalmente, en caso de aplicaciones a alta temperatura, se debe asegurar sistema de enfriamiento para la tapa. EJEMPLOS: CPK/ KWP – TAPA “A” – FLUIDOS CON ALTO CONTENIDO DE SÓLIDOS
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 2.1.3-. PLAN API 11: En caso de sellos API, es el plan definido por defecto para los sellos simples. En este tipo de plan el fluido es tomado desde la descarga de la bomba hacia la cámara del sello con el fin de proveer enfriamiento y remover el vapor en conjunto con el aíre (ventear). Posteriormente, el fluido vuelve al proceso a través del “troat bushing” NOTA: Especial consideración se debe tener en el caso de aplicaciones en altas presiones con el cálculo del caudal de refrigeración (“flushing”), placa orificio y tamaño del buje de garganta (“troat bushing”). EJEMPLOS: MEGACHEM, CPK, RPH – AGUA CALIENTE O HIDROCARBUROS
2.1.4-. PLAN API 13: En caso de sellos API, este corresponde al plan definido por defecto para aplicaciones con bombas verticales. Lo anterior, debido a que normalmente este tipo de bombas no utilizan buje de garganta por lo tanto el sello mecánico trabaja directamente con la presión de descarga de la bomba. En este tipo de plan, fluido es recirculado desde la cámara del sello hacia la succión de la bomba. EJEMPLOS: BOMBAS VERTICALES B Y SNZ, AGUA Ó FLUIDO DE PROCESOS.
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 2.1.5-. PLAN API 21: En el plan 21 se provee enfriamiento al fluido de proceso antes de ser inyectado a la cámara. Este enfriamiento es necesario para: cumplir con la máxima temperatura de funcionamiento de los sellos secundarios, reducir la polimerización ó mejorar las propiedades de lubricidad del fluido. Adicionalmente, este trabaja muy bien en lugares secos donde es factible utilizar enfriadores por aíre. EJEMPLOS: AGUA CALIENTE (SELLOS ENFRIADOS POR AIRE) – HPH/ HPK
2.1.6-. PLAN API 23: En sellos API, este plan es el definido por defecto para servicios con agua caliente sobre los 80 ºC. También, este plan es utilizado en hidrocarburos y algunos procesos químicos donde es necesario enfriar el fluido para establecer un margen adecuado entre la presión de vapor y la presión en la cámara del sello (a la temperatura de operación). EJEMPLOS: AGUA CALIENTE (SELLOS ENFRIADOS POR AGUA)– HPH/ HPK
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 2.1.7-. PLAN API 32: En este plan un fluido externo es suministrado para lubricación y enfriamiento de la cara de los sellos. Adicionalmente, este plan es utilizado en servicios con alto contenido de sólidos y donde un fluido limpio externo puede mejorar el desempeño del sello. Especial consideración se deberá tener en la compatibilidad entre el fluido de operación y el de “flushing”, debido a que siempre existirá flujo desde la cámara del sello hacia el proceso. NOTA: Este plan generalmente, es utilizado en conjunto con un buje de garganta que funciona como dispositivo de estrangulación con el fin de mantener elevada la presión de la cámara del sello. Por lo tanto, este plan se puede utilizar también para aumentar la presión del vapor del fluido y evitar la formación de vapor. EJEMPLOS: LCC/LCA – INYECCION DE AGUA SELLO
2.3-. PLANES API – RESPALDOS O AUXILIARES - LIQUIDOS: Concepto: - En el caso de sellos mecánicos dobles, estos planes adicionales evitan la fuga de fluido de proceso hacia el lado atmosférico. Para esto se utiliza un fluido barrera LIQUIDO (BUFFER/ BARRIER) que se encuentra entre el fluido bombeado y el medio ambiente. 2.3.1-. PLAN API 52: Este plan es utilizado donde ninguna filtración al lado atmosférico es permitida. Este plan consiste principalmente en dos sellos con un fluido intermedio, el cual se encuentra a presión atmosférica (menor que la del proceso)
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: Este plan trabaja muy bien en fluidos limpios, que no polimerizan y que tienen presión de vapor más altas que la del fluido intermedio. Lo anterior, debido a que el producto al pasar hacia la cámara de contención se vaporizará (“flasheo”) siendo posteriormente eliminado desde el tanque (“to flare”). NOTA: En general, se debe tener en cuenta que el plan 52 por ningún motivo debe ser utilizado en servicios con fluidos sucios, que polimericen ó que cristalicen.
2.3.2-. PLAN API 53A (ANTERIORMENTE PLAN 53, API 682 1ra): Este plan es utilizado donde ninguna filtración al lado atmosférico es permitida. Este plan consiste principalmente en dos sellos con un fluido intermedio, el cual se encuentra a una presión superior en 1.5 bar (23 psi) a la existente en la cámara del sello interior.
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: En este caso, el fluido barrera esta contenido en un tanque y la presión debe ser regulada externamente por un controlador de presión (“external source”, no mostrado). 2.3.3.- PLAN 53B: Al igual que en el plan 53 A, en este caso también el líquido barrera está presurizado pero la presión es mantenida en el circuito por medio de un acumulador (“bladder accumulator”).
2.3.4.- PLAN 53C: En este caso el circuito del líquido barrera es presurizado por medio de un acumulador de presión tipo pistón.
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: En general, la única diferencia existente entre los planes 53: A, B y C; es la forma cómo se mantiene la diferencia de presión entre el proceso y líquido barrera (fija y variable). NOTA: En general, los planes 53 son utilizados en fluidos sucios, abrasivos y que tienden a polimerizar y que puedan dañar el funcionamiento del sello interior. Por otro lado, las principales desventajas de este plan son: la contaminación del producto (micro-goteo) y la pérdida de la presión del circuito barrera (plan 52, se tiene entonces). 2.3.3-. PLAN API 54: Este plan al igual que el plan 53, también utiliza fluido barrera presurizado en la cámara existente entre los dos sellos mecánicos (sello doble); pero en este caso el fluido barrera limpio es suministrado externamente. En general, la presión del fluido barrera debe ser 1,4 bar (20 psi) mayor que la presión de la cámara del sello. NOTA: En general, este plan es utilizado en servicios con fluidos sucios, calientes o con alto contenido de sólido. Por otro lado, consideración especial se deberá tener en caso de interrupción o contaminación del fluido barrera debido a que en caso de falla la ingeniería de los sistemas API 54 es bastante costosa y compleja.
2.4-. PLANES API – RESPALDOS O AUXILIARES - GASES: Concepto: - En el caso de sellos mecánicos dobles, estos planes adicionales evitan la fuga de fluido de operación hacia el lado atmosférico. Para esto se utiliza un fluido barrera GASEOSO (BUFFER/ BARRIER) que se encuentra entre el fluido bombeado y el medio ambiente. 2.4.1-. PLAN API 72: En este caso la cámara de retención esta completamente llena de gas (“dry contayment seal”). El gas intermedio (BUFFER) no está presurizado (0,5 bar sobre la presión atmosférica) y es utilizado con el fin de remover el producto que ha pasado desde el sello interior y llevarlo hacia un sistema de recolección ó dilución (Planes 75 ó 76), con el fin de evitar las fugas hacia la atmósfera. NOTA: En general, este plan es utilizado en fluidos que tienden a generar emisiones (“volatiles”) ó que presentan fugas de vapores, previo a la falla del sello interno. Página 10 de 13 KSB Chile S.A. Casa Matriz Av. Las Esteras Sur 2851, Quilicura, Santiago Fono: (562) 677-8300 Fax (562) 6778301 Casilla: 52340 Correo 1 E-Mail :
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API:
2.4.2-. PLAN API 74: En este plan el gas barrera se encuentra presurizado (1.75 bar mayor a la presión de la cámara) y es suministrado por un sistema externo. Este plan es el equivalente al plan 54, con líquido barrera.
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 2.4.3.- PLAN API 75: Este plan es utilizado normalmente en sellos mecánicos dobles no presurizados (arrangement 2) con cámara de contención con gas (“dry contaiment seal”) y donde las fugas del sello interno tienden a condensar a temperatura ambiente. Para lo anterior, este plan utiliza un recipiente que permite recolectar estas fugas. NOTA: Este plan puede trabajar con fluido intermedio (plan 72) o no (plan 71). En el caso de trabajar con API 72, este plan puede trabajar incluso si las fugas del sello interior no condensan debido a que éste actúa como sistema de detección de “back-flow” (pressure switch).
2.4.4.- PLAN API 76: Este plan es utilizado también normalmente en sellos mecánicos dobles no presurizados (arrangement 2) con cámara de contención con gas (“dry contaiment seal”), pero a diferencia del plan 75, en este caso las fugas del sello interno no condensan. Al igual que el plan 75, este arreglo puede ser utilizado con o sin gas intermedio (plan 71 ó 72).
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GUIA DE SELLOS MECANICOS ANSI/API: 2.4-. PLANES API – QUENCH: 2.4.1-. PLAN API 61: La brida del sello incluye las conexiones para inyección de fluido neutro en el lado atmosférico del sello. Pero, estas se encuentran “taponeadas” para ser habilitadas por el cliente ó para uso futuro.
2.4.2-. PLAN API 62: En este caso son suministradas las conexiones para inyección de fluido neutro, en el lado atmosférico del sello mecánico. Este fluido neutro puede ser: vapor, agua limpia o nitrógeno. NOTA: En el caso de aplicaciones en sellos mecánicos simples y para servicios en hidrocarburos a alta temperatura, se utilizan estas conexiones para la eliminación del oxigeno para prevenir la formación de “coke”. Adicionalmente, en el caso de sellos simples y en servicios con fluidos de procesos, este se utiliza para limpiar las caras posteriores del sello dinámico.
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