TENUTE MECCANICHE PER CARTIERE E ACQUA REFLUE
Tenute meccaniche per cartiere e acque reflue
Negli impianti di cartiera e nei sistemi di trattamento acque reflue, le tenute meccaniche lavorano in alcune delle condizioni più difficili dell'industria di processo: fluidi abrasivi, temperature moderate ma continue, pressioni variabili e cicli operativi che non si fermano. Il problema non è la complessità chimica è la combinazione di abrasione meccanica e scarsa lubrificazione. L'acqua non è un lubrificante. La polpa di carta è abrasiva. Insieme, questi due fattori consumano una tenuta standard in poche settimane.
Il problema tecnico: abrasione, contaminazione e acqua non lubrificante
Una tenuta meccanica progettata per acqua pulita non funziona in presenza di polpa di carta, fanghi o acque di processo contaminate. Le ragioni sono fisiche, non chimiche:
L'acqua non lubrifica le facce di tenuta— a differenza degli oli, l'acqua ha viscosità molto bassa e non forma un film lubrificante stabile tra le facce. Al di sopra degli 80°C, la situazione peggiora: l'acqua tende a evaporare nello spazio interfacciale, portando le facce in condizioni di attrito secco intermittente.
La polpa di carta è un abrasivo— le fibre in sospensione agiscono come carta vetrata sulle facce di tenuta. Una faccia in carburo di silicio standard, progettata per acqua pulita, si deteriora rapidamente in presenza di fibre. La geometria delle facce cambia, la tenuta perde planarità e iniziano le perdite.
I fanghi nelle acque reflue contengono particelle solide— sabbia, residui organici e particelle minerali in sospensione entrano nello spazio tra le facce durante i transitori di pressione, causando grippaggio o usura accelerata.
Gli additivi anticorrosivi alterano le proprietà del fluido— alcuni additivi utilizzati negli impianti di cartiera modificano la tensione superficiale dell'acqua, riducendo ulteriormente la capacità lubrificante del fluido pompato.
Materiali per ambienti abrasivi
In questi ambienti, la scelta del materiale delle facce di tenuta è il parametro più critico. La resistenza all'abrasione non è negoziabile.
Carburo di silicio (SiC) monolitico— alta durezza, resistenza all'abrasione e buona dissipazione del calore. È il materiale standard per applicazioni con acqua pulita o leggermente contaminata. Limite: sensibile agli shock termici e alla pressione di contatto elevata in condizioni di funzionamento a secco.
Carburo di silicio diamantato (DiamondFace / SiC-D)— trattamento superficiale che deposita carbonio in forma di diamante sulle facce in SiC. Rispetto al SiC standard offre coefficiente di attrito significativamente più basso, maggiore resistenza all'usura, migliore tolleranza al funzionamento a secco e ridotta generazione di calore. È la soluzione corretta per polpa di carta, fanghi e acque reflue con solidi in sospensione.
Carburo di tungsteno (WC)— elevata resistenza meccanica e all'impatto, indicato per fluidi con particelle grossolane o applicazioni con shock di pressione frequenti. Peso specifico più elevato rispetto al SiC.
Grafite impregnata— materiale autolubrificante, utilizzato come contro-faccia nelle coppie di tenuta per applicazioni con acqua. Riduce l'attrito in condizioni di lubrificazione ridotta. Non adatto a fluidi fortemente abrasivi.
Elastomeri
EPDM— indicato per acqua calda, vapore a bassa pressione e fluidi a base acquosa. Resistente agli additivi anticorrosivi tipici delle cartiere.
NBR—per applicazioni a temperatura ambiente con acque di processo non aggressive.
FKM— quando il fluido contiene solventi o additivi chimici aggressivi.
Configurazioni consigliate per cartiere e acque reflue
La configurazione della tenuta è importante quanto la scelta del materiale. In ambienti contaminati, una tenuta singola standard non è sempre sufficiente.
Tenuta a cartuccia singola con piano di lavaggio (API Plan 32)
Un fluido di lavaggio pulito viene immesso dall'esterno nello spazio della tenuta, mantenendo le facce pulite e lubrificate. Utilizzato quando il fluido pompato è contaminato ma non si può usare una tenuta doppia.
Tenuta a cartuccia doppia
Il fluido di barriera tra le due tenute isola completamente le facce dal fluido di processo. Indicata per fanghi, acque reflue ad alta concentrazione di solidi e applicazioni dove la perdita di fluido non è accettabile.
Tenuta split (tenuta apribile)
Consente la sostituzione della tenuta senza smontare la pompa o il macchinario. Riduce significativamente i tempi di manutenzione negli impianti con accesso limitato o macchinari di grandi dimensioni. Particolarmente utile nelle cartiere dove i fermi programmati sono critici.
Tenuta a soffietto metallico
Elimina l'O-ring di stelo, riducendo i punti di accumulo di depositi. Indicata per fluidi che tendono a depositare solidi o cristallizzare nello spazio della tenuta.
Tenute doppie con cuscinetto incorporato per miscelatori
per applicazioni su miscelatori senza tenuta sul fondo, dove il carico assiale e radiale sull'albero è significativo.
Mantenere le facce di tenuta nelle condizioni corrette
Il parametro più importante nei sistemi con acqua è la temperatura delle facce di tenuta. Sopra i 120°C, l'acqua evapora istantaneamente nello spazio interfacciale, portando le facce in attrito secco.
Per mantenere le condizioni operative corrette:
mantenere la pressione di tenuta alla minima sufficiente, tenendo sempre in considerazione la tensione di vapore del fluido alla temperatura di esercizio
utilizzare facce con proprietà autolubrificanti (SiC diamantato, grafite) che tollerano i transitori di funzionamento a secco
preferire tenute bilanciate, che riducono la pressione di contatto sulle facce a parità di pressione di processo
utilizzare facce monolitiche — le facce composte da più parti tendono ad accumulare depositi nelle giunzioni, alterando la planarità nel tempo
Applicazioni industriali
Le tenute meccaniche Kronotek per cartiere e acque reflue vengono utilizzate in:
pompe per polpa di carta e fibre in sospensione
pompe per fanghi e acque di processo contaminate
impianti di trattamento acque reflue civili e industriali
pompe per acque di raffreddamento con additivi
miscelatori e agitatori per processi di cartiera
sistemi di trasferimento fluidi con solidi in sospensione
Come si manifesta il deterioramento precoce
Questi sono i segnali che indicano una tenuta non adeguata alle condizioni operative:
Perdita di fluido dopo poche settimane dall'installazione— le facce si sono usurate per abrasione. Causa più comune: materiale non adatto alla presenza di fibre o solidi in sospensione.
Grippaggio delle facce durante i transitori— le facce si sono portate in attrito secco durante un transitorio di pressione o temperatura. Causa: tensione di vapore non considerata nella selezione della tenuta.
Usura asimmetrica delle facce— la tenuta lavora con carichi radiali non previsti. Causa: disallineamento dell'albero o supporto meccanico insufficiente.
Depositi tra le facce— residui di fibre, fanghi o additivi si sono accumulati nello spazio interfacciale. Causa: configurazione senza sistema di lavaggio in un'applicazione che lo richiederebbe.
In tutti questi casi la soluzione non è sostituire la tenuta con una identica. È analizzare le condizioni operative e ridefinire configurazione e materiali.
Supporto tecnico per cartiere e acque reflue
Kronotek analizza le condizioni operative reali fluido pompato, temperatura, pressione, presenza di solidi in sospensione e frequenza dei cicli per identificare la configurazione di tenuta più adatta e ridurre gli interventi di manutenzione non programmata.
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