FALLAS_EN_SELLOS_MECANICOS_(Curso)

Fallas en Sellos Mecánicos.

Se define como el paso o fuga de un fluido a través de los componentes de sellado resultando en una disolución del fluido de proceso, daños al ambiente, o presencia de condiciones inseguras o peligrosas para los usuarios. El criterio para definir actualmente una “falla” está definida por los usuarios, agencias del gobierno local, del estado, etc.

Definición de Falla de un Sello Mecánico

Falla de un sello mecánico


DiseñoSelloBombaSistema AuxiliarPlanes de Inyección y Lavado

InstalaciónSelloBomba

OperaciónBombaSistema AuxiliarPlanes de Inyección y Lavado

El Rendimiento de un sello mecánico se ve afectado por:

Tipo de SelloEmpuje/Fuelle

Arreglo del SelloSencillo/DobleInterno/ExternoPresurizado/No-presurizado

Arreglo de Planes de Inyección y Lavado

Enfriamiento/Limpieza/Aislamiento

Relación de BalanceoCalorFugasVida

MaterialesCara RotativaCara EstacionariaPiezas Adaptativas


Diseño del Sello

Tipo de BombaEn VoladizoEntre Rodamientos

Diseño de la Caja de SelladoDiámetroProfundidadConexiones para Planes API

Diseño del EjeDiámetroDeflexión

Diseño de CojinetesAnti ficciónDe BolasDe contacto angular

Condiciones de OperaciónTemperaturaPresión DiferencialPresión de Trabajo

Parámetros HidráulicosPunto de Máxima EficienciaNPSHA adecuado

Falla de un sello mecánicoDiseño de la Bomba


Operación - 42%

Equipo - 26%

Diseño del Sistema - 24%

Diseño del Sello/Aplicación - 8%

Causas de la falla

Análisis de falla

El termino falla se usa para describir aquella situación en que un producto deja de ofrecer satisfactoriamente el rendimiento esperado. Las fallas pueden ocurrir después de ciclos de duración perfectamente satisfactorios.

Análisis de falla

El análisis de fallas no es una ciencia directa y exacta . No obstante, sigue un enfoque sistemático de las técnicas de resolución de problemas:

Identificar el problema.

Examinar las posibles soluciones del problema.

Escoger una solución apropiada y tomar medidas correctivas.

Efectuar seguimiento a la solución implementada.

Análisis de Falla

Un método sistemático basado en el análisis (investigación) y corrección (diagnóstico y solución) del rendimiento de los sellos mecánicos, provee el medio de lograr una duración mas prolongada en servicio y una reducción de costos.

Análisis de falla

Identificación del problema:El primer paso es identificar el problema o problemas que resulten en paros del equipo o corta duración de los sellos. Esto no es siempre un problema del diseño del sello.

Examinar todas las posibles soluciones:El segundo paso consiste en examinar cuidadosamente todas las posibles soluciones del problema. La experiencia anterior, la información acumulada por los fabricantes de los equipos y las consultas con el representante de venta del sello, son valiosos en la formulación de una lista de soluciones posibles.

Análisis de falla

Escoger una solución apropiada y tomar medidas correctivas.La selección de la mejor solución posible requerirá un análisis del costo, accesorios que pueden obtenerse y el análisis de los beneficios económicos futuros.

Efectuar seguimiento a la solución implementada.Hacer una revisión al cabo de un intervalo de tiempo conveniente para confirmar el éxito de de la solución implementada.

Análisis de Falla

InvestigaciónObservar la fallaValidar el problemaAjustes y verificaciones

DiagnósticoTipo de fallaCausas de la falla

SoluciónRecomendacionesMedidas correctivas

Análisis de falla

Modo de FallaCriterio, volumen de la fuga, momento de la falla

Condiciones del sistema al momento de la falla Cambios, modificaciones, daños

Historia y antecedentes Tiempo de funcionamiento, síntomas, influencias sobre el sistema

Verificación del sistema y los equipos

Desensamblaje e Inspección visual

Examinación completa del sistema

Investigación

Análisis de falla

Criterio de FallaCaracterística del producto (concentración VOC), nivel de alarma de presión, visible.

Condiciones de operaciónEstáticas, dinámicas, estáticas y dinámicas

Donde ocurrió la fallaEn los componentes del sello, por debajo de la camisa, por las empacaduras y accesorios

Momento de la fallaCondiciones operacionales, paradas, arranques

Investigación

Análisis de falla

Condiciones del EquipoModificaciones, vibración, esfuerzo en las tuberías y velocidad del eje

Otras condiciones mecánicasTuberías, fundaciones, equipo conductor

ProcesoFluido, condiciones de operación, contaminantes

Operación del equipoCiclos de operación, procedimiento, sistemas de control, paradas, arranques

Investigación

Análisis de falla

Ruidos (Chillidos, golpeteos)Continuo, periódico, polvo de carbón

Temperatura del fluido en la caja de selladoCaracterísticas de la fuga

Continuamente, en las paradas, intermitentesCambios en la vida del sello

Gradual, errático, intermitenteMomento de ocurrencia de la falla

Arranque, periódico, humano, condiciones de operación, condiciones del fluido

Tiempo de funcionamiento durante la falla , < 1 mes, < normal o deseado

Investigación

Análisis de falla

Sistema de inyección al SelloFallas en el sistema, daños, Alineación

Sistema de líquido de barreraDesechos, ruta de tuberías, daños, contaminación

Control de presión del líquido de barreraCondiciones del Equipo Mecánico

Descentramiento, ajustes, balanceo, desgaste

Condiciones Generales del ProcesoEsfuerzo en las tuberías, fallas en el sistema, insuficiencia en el caudal

Investigación

Análisis de falla

Procedimiento GeneralTomar apuntes, almacenar evidencias, procedimientos de descontaminación

Desensamble y desarme del equipoCaracterísticas de la fuga, Posicionamiento del sello, fallas, atascamiento, desgaste, piezas faltantes

Inspección de las carasEvidencias de contacto, localización y tipo de daño

Sello SecundarioManejo de las piezas, ataque químico, choques térmicos, desgaste, presión

Herraje del selloDesgaste, piezas rotas, grietas, erosión, corrosión

Investigación

Análisis de falla

Caras del SelloCaracterísticas del contacto, grietas de calor, desgaste, ampollamiento

Anillo PrimarioFractura, erosión, fallas, ataque químico

Elemento Sellante SecundarioManejo y almacenaje, extrusión, desgaste, ataque químico

Herraje del SelloAbrasión, corrosión, arrastre del sello

Fuelle MetálicoFatiga, grietas por esfuerzos corrosivos, distorsión del fuelle

DiagnósticoTipo de falla

Análisis de falla

La Falla puede sobrevenir debido a tres factores básicos:

Químicos

Mecánicos

Térmicos

Causas de fallaDiagnóstico

Análisis de Fallas

Ataque químico generalizado

Desgaste por corrosión y fricción (“fretting”)

Ataque químico en O’rings

Lixiviación

Factores Químicos

Ataque químico generalizadoSíntomas

– Piezas con zonas opacas– Picaduras en el material– Pérdida de material

Causas– Incompatibilidad de Materiales

Acción a tomar– Análisis químico del fluido– Selección de materiales

Factores Químicos

Análisis de Fallas

Corrosión y Erosión en fuelles de metal

En caso de que el fuelle posea grietas en uno o varios puntos normalmente cerca o en la soldadura, éstas sólo podrán ser detectadas con un dispositivo de prueba de fugas.Los fuelles de AM-350 son susceptibles a agrietamientos por esfuerzos y corrosión en ambientes donde hay presencia de cloruros. El Inconel 718 sufrirá de agrietamientos en presencia de sulfuros. Es importante notificarle al fabricante de sellos sobre la presencia de estos compuestos en el fluido de trabajo.

Análisis de FallasFactores Químicos

Corrosión y Erosión en fuelles de metal

Análisis de Falla

Corrosión Selectiva en fuelles de metal

Análisis de Falla

Desgaste por corrosión y fricción

Síntomas– Camisa o eje directamente debajo del sellante

secundario corroído y averiado. Esta superficie aparecerá picada o brillante y pulida en comparación con el acabado general del resto del eje o camisa.

Causas– Vibrocorrosión interfacial debido a un

movimiento de vaivén continuo de los sellantes secundarios sobre la camisa o eje.

Factores Químicos

Análisis de Fallas

Desgaste por corrosión y fricción

Acciones a tomar– Verificar que el descentramiento del eje,

deflexión del eje y juego terminal axial en el equipo sean menores a 0.003” (0.076mm)

– Aplicar revestimientos protectores de Estelita, Oxido de Aluminio u Oxido de Cromo debajo de la parte por donde deslizan los sellantes secundarios.

– Cambiar anillos en V, anillos ahusados y anillos de cuña por anillos elastoméricos (o-rings)

Factores Químicos

Análisis de Fallas

Análisis de FallasDesgaste por Fricción Severo

Ataque químico en O´rings

Síntomas– Anillos hinchados o con ajuste permanente

que evita el movimiento axial de la cara deslizante

– Anillos endurecidos en la superficie, con ampollas o burbujas

– Presentan el aspecto de haberse carcomido o de estarse descomponiendo en su composición

Factores Químicos

Análisis de Fallas

Ataque químico en O´rings

Causas– Selección incorrecta del material– Perdida o contaminación del fluido regulador

Acción a tomar– Análisis químico del fluido– Selección de materiales apropiados

Factores Químicos

Análisis de Fallas

Análisis de falla

Síntomas. Presencia de Ampolladuras.Endurecimiento del elastómero.Cambio del diámetro de la sección transversal.

CausasIncompatibilidad del material con el producto bombeado.

Acción a tomar.Análisis químico del fluido.Revisión de los materiales utilizados

Ataque químico en los elastómeros

El ataque químico se identifica cuando se presentan zonas del elastómero más blandas o más duras de lo normal, zonas donde ha cambiado el diámetro de la sección transversal, se han formado ampollas o simplemente presentan una apariencia deteriorada.El elastómero usado no es químicamente compatible con el producto bombeado en el rango de temperatura utilizado.

Disminución del Diámetro de la sección transversal

Degradación de la Superficie”Piel de Naranja"

Análisis de Fallas

Ataque químico en los Elastómeros

Ataque Químico en los ElastómerosAtaque químico en un O’ring

Ataque Químico en los ElastómerosHinchazón del O’ring de Kalrez

Ataque Químico en los ElastómerosO’ring Dañado, Hinchado

Lixiviación

Síntomas– Aumento en la tasa de goteo– Aumento pronunciado en el desgaste de las

caras– Caras de Cerámica o de Carburo de Tungsteno

mate y sin brillo– Ablandamiento en 5 puntos o mas en la escala

de dureza Rockwell A.

Factores Químicos

Análisis de Fallas

LixiviaciónCausas

– Es causado por el ataque químico que destruye el aglutinante en Carburos y materiales Cerámicos o el relleno (impregnación) en los Carbones Grafitados

Acción a tomar– Usar Oxido de Aluminio de alta pureza en

aplicaciones cáusticas o hidroclóricas.– Cambiar el Carburo de Tungsteno ligado con

Cobalto a Níquel cuando se tenga presencia de agua y otras sustancias químicas suaves

Factores Químicos

Análisis de Fallas

Análisis de fallaCarburo de Silicio atacado químicamente

Análisis de falla

Distorsión de las CarasDeflección de las CarasDaños en los elementos sellante secundarioErosiónAbrasión

Factores Mecánicos

Análisis de falla

Síntomas. Fuga ExcesivaDistorsión en la superficie

CausasInadecuados procedimientos de:

EnsambleEnfriamientoCentramiento de la brida

Acción a tomarCorregir:

Procedimientos de ensambleDistribución del flujoRediseñar la brida

Distorsión en las caras

Posible daño por contacto con el eje.

Análisis de falla

Contacto excéntrico en la caraDistorsión en las caras

Contacto total a lo largo de los 360° de la superficie con una sola gran marca visible en la superficie. También se nota desgaste en los fresados de arrastre del anillo primario.

Asiento desalineado, frecuentemente debido a una protuberancia muy grande del pin antirotacional.

Análisis de fallaUna sola marca generalizada

Patrón de contacto Asiento Anillo Primario

Análisis de falla

Contacto en toda la superficie de la caraDistorsión en las caras

Contacto total a lo largo de 270° de la superficie del asiento. La marca de contacto desaparece entre los 270° y 360°. El Anillo Primario puede mostrar “Grietas Radiales” o “Grietas Circunferenciales” en una posición donde éste hace contacto con una superficie baja en la cara del asiento si el anillo rotativo se dejó girar libremente estando presurizado. El asiento ha sido distorsionado mecánicamente.

No contacto

Posible Erosión del Anillo Primario (Grietas Circunferenciales) si se permite que el sello gire.

Posible Erosión del Anillo Primario (Grietas Radiales) si el sello permanece estacionario bajo presión.

Análisis de fallaDesgaste en 270° de la superficie

Se notan dos grandes marcas de contacto en la superficie del asiento. El Anillo Primario puede mostrar “Grietas Radiales” o “Grietas Circunferenciales” en una posición donde éste hace contacto con una superficie baja en la cara del asientosi el anillo rotativo se dejó girar libremente estando presurizado. El asiento ha sido distorsionado mecánicamente. La línea de corte Bombas de carcaza axialmente partidas es la causa principal.

No contacto

Grandes marcas

Excelentes condiciones luego de poco tiempo en operación

Posible erosión debido a sólidos atrapados

Erosión (Grietas Radiales) Ocurre mientras estáestacionario

Análisis de falla

Dos grandes marcas en la superficies

Asiento Distorsionado mecánicamente creando puntos altos cerca de los tornillos.La Distorsión se debe a una superficie dispareja de la Brida. La carga de aprisionamiento de los pernos distorsiona la Brida.A menudo las tuercas de la Brida son sobreapretadas.

No contacto

Marcas de contacto alineados con los pernos de la brida

Desgaste inusual

Análisis de fallaInadecuado apriete en la brida

Huellas de desgaste excéntricas en el Asiento. Ancho de la huella igual al ancho de la cara del Anillo Primario. No habrá goteo si el eje no ha tocado el diámetro interior del Asiento.

Análisis de falla

Huellas de desgaste excéntricas

Pines y/o tacos de arrastre dañados. Cuando se observa la superficie de arrastre del asiento deformada, erosionada o fracturada, es evidencia de un contacto excesivo entre el mecanismo de arrastre y el asiento.

Es causado por el movimiento relativo excesivo entre las dos partes (el mecanismo de arrastre y el componente arrastrado). Puede ser causado por la aplicación de alto torque debido a una excesiva fuerza entre caras o insuficiencia de lubricación entre caras.

Desgaste en el Pin de Arrastre

Ranura de arrastre desgastada o fracturada.

Análisis de falla

Desgaste o distorsión de los componentes de arrastre

Análisis de falla

Desprendimiento superficial de material de la cara por efecto de la fricción.

Factores Mecánicos

Análisis de falla

Desprendimiento superficial de material de una cara de Carburo de Silicio por efecto de la fricción.

Factores Mecánicos

La marca de contacto es más ancha que que el espesor del anillo primario

Desgaste en las ranuras de arrastre

Análisis de falla

Marca de contacto ancha

Análisis de falla

Asiento típico usado

Cuando los resortes están distorsionados, agrietados, rotos, corroídos o simplemente desaparecieron.

Debido generalmente a grietas por esfuerzos por corrosión, corrosión generalizada, fatiga, altas velocidades de eje, sobre compresión o sobre extensión de los mismos.

Cuando se utiliza un sólo resorte diseñado para trabajar unidireccionalmente, este debe ser instalado con su debida orientación.

Análisis de fallas

Factores Mecánicos

Análisis de fallas

Fuelle colapsadoFactores Mecánicos

Análisis de falla

Fuelle sobre comprimidoFactores Mecánicos

Análisis de falla

Contacto en el Diámetro ExternoFactores Mecánicos

Cara con Picaduras

Análisis de falla

Factores Mecánicos

Análisis de falla

Síntomas. Desgaste en 360 grados de la superficie de una cara

La forma cóncava debido a altas temperaturasInsuficiencia en la lubricación entre caras

La forma convexa causa altas ratas de fugaCausas

Balanceo hidráulico inapropiadoDeformación del elemento sellante secundarioTrabajo a presiones muy altas

Acción a tomarVerificar que el sello haya sido diseñado para las condiciones

bajo las cuales esta trabajando

Deflexión en las caras

Poco Contacto

Contacto Excesivo o Moderado

Posible Agrietamiento

Deflección debido a alta temperatura

Análisis de falla

Contacto excesivo en el diámetro interno

Contactoexcesivo o moderado

Poco contacto

Posible zona de agrietamiento

Deflección debido a alta presión

Análisis de falla

Contacto excesivo en el diámetro externo

Es causado por la diferencia en los coeficientes de expansión de los materiales del portainsert y del insert. Esto trae como consecuencia que no se mantenga el paralelismo entre caras cuando se presenten variaciones de la temperatura.

Después de lapeado

Después de que ha ocurrido una

expansión

Luego de que ha sido ajustado el insert, sobresale el I.D.

Análisis de falla

Contacto en el OD o ID en sellos de fuelle metálico

Análisis de falla

Síntomas. Deformación del O’ringO’ring cortado o seccionado

CausasPresiónTemperaturaAtaque químico

Acción a tomarReducir la temperatura y/o presión de operaciónCambiar el material del o’ringCambiar el diseño de la claridad donde trabaja el o’ring

Daños en los elementos sellante secundario

Se ha formado un fino labio a lo largo del ID o OD del o’ring.Generalmente causada por la aplicación donde la presión es mayor a la presión de diseño del material del o’ring. También puede resultar de la expansión térmica del material si la cavidad donde se aloja es demasiado pequeña, o por daños causados por ataque químico del material.

O’ring Normal Labio

Shredding

Análisis de falla Extrusión del elemento sellante secundario

Análisis de falla

Se presentan problemas cuando existen zonas del o’ring con deformación plástica. Generalmente la causa del problema radica en un diseño impropio de la cavidad del o’ring, lo que resulta de una sobre-compresión del material o por ataque químico del material mientras está en servicio.

Deformaciones plásticas en los O'rings es la causa de falla más común. Si esto ocurre en un o’ring dinámico, el anillo primario perderá capacidad de seguimiento del asiento.

O’ring Deformado

O’ring Normal

Capacidad de compresión del o´ring

Pequeñas ampollas y rupturas a lo largo de o’ring son causadas por una expansión brusca en el medio donde trabaja el o’ring.

Un fluido el cual se encuentra en estado gaseoso a presión atmosférica, es sellado a alta presión. Si con el tiempo pequeñas cantidades de fluido son absorbidas por el material del elastómero, cuando se presenta una caída de presión muy brusca, el fluido atrapado se expandirá rápidamente y se formarán las ampollas en la superficie del elastómero resultando en daño para el mismo

AmpolladurasRuptura

Análisis de falla

Ampolladuras y rupturas del elastómero

Se observa una superficie plana en la periferia del O’ring causada por la pérdida de material debido a la abrasión o quemadura del mismo. Parte del O’ring se ha adherido a la superficie de contacto.

Esta falla es causada por el deslizamiento del o’ring en un punto donde se supone existe contacto estático. Se incrementa el Torque debido a la fricción entre las caras de sellado haciendo que gire el sello secundario (O-Ring).

O’ringdesgastado

O’ringNormal

Análisis de falla

Desgaste superficial del o´ring

Cortadura parcial o total a lo largo de la superficie del o’ring, v’ring, u-cup o empaque suave.

Normalmente causado por procedimientos inadecuados durante el ensamble o debido a un defecto de fabricación presente en el material.

Se recomienda siempre realizar una inspección visual para verificar la presencia de defectos o inclusiones antes de la instalación del sello. Verificar que no existan filos ni rebabas que puedan dañar los empaques secundarios durante la instalación del sello.

Cortadura

Análisis de falla

Sellante secundario rasgado

Análisis de falla

O´ring de Kalrez deformado

Análisis de falla

Síntomas. Ausencia de material en la superficie

CausasVelocidad excesiva del fluidoTemperaturaSólidos en suspención

Acción a tomarReducir la velocidad del fluido

Caudal de circulaciónDirección de flujo Velocidad tangencial

Erosión en el sello mecánico

Erosión severa de las partes del sello mecánico en el OD, se puede observar claramente un desgaste en las partes estacionarias.La causa de esta erosión puede ser la presencia de finas partículas en el caudal de circulación dirigido directamente al sello a una velocidad suficientemente alta para causar este tipo de daño .

Análisis de falla


Análisis de falla


Presencia de desgaste a lo largo de los 360 grados del asiento. Se aprecia cierto desnivel en la cara con una apariencia de “pistas de disco”.

Es causado por partículas abrasivas que se han incrustado en la cara blanda (de carbón). El desnivel también es causado por la utilización de dos caras metálicas sin una buena lubricación entre ellas.

Análisis de falla

Desgaste por abrasión

Lubricación insuficiente entre las caras

Análisis de fallaDesgaste por abrasión

Desgaste de Asiento Tipo “T” de Carburo de Tungsteno

Análisis de falla

Desgaste por abrasión

Desgaste excesivo en el asiento

Análisis de fallaDesgaste por abrasión

Presencia de granos o cristales de la sustancia de trabajo en la zona de las caras, resortes o las convoluciones del fuelle del sello mecánico. El rotativo del sello puede quedar atascado al eje o la camisa debido a los depósitos cristalinos. Se puede notar un desgaste abrasivo en las caras.

Causado por fluidos con características abrasivas, tendencia a formar cristales en presencia de calor o al contacto atmosférico.

Depósitos

Análisis de fallas

Depósitos cristalinos

Presencia de sustancias blandas, a veces elásticas y con apariencia elastomérica, que se han formado en las caras, en los resortes o en las convoluciones de los fuelles del sello mecánico.

Los depósitos pueden estar presentes en el proceso, o se pueden formar normalmente en procesos limpios con presencia de calor. Sellos monoresotes o diseños con resortes aislados son recomendados cuando se trabaja con este tipo de productos.

Depósitos

Análisis de fallas

Depósitos polímeros

Se hacen presente en forma de ampollamientos sobre caras que han sido recubiertas con un material duro. En algunas de estas áreas probablemente se halla perdido material, dejando un borde orebaba que puede dañar otras partes del sello.

Las piezas recubiertas deben ser utilizadas con extremo cuidado.La resistencia en los bordes, raramente es igual a la matriz de la pieza y usualmente es más débil. Se puede presentar ataque químico sobre el material base de la pieza si el fluido sellado pasa a través de los poros del recubrimiento.

Análisis de fallas

Fallas de borde

Análisis de fallas

Agrietamiento de la cara debido al calorVaporización de producto entre carasAmpollas

CoquizaciónDaños al elemento sellante secundario

Factores térmicos

Análisis de falla

Síntomas. Agrietamiento radial en la superficie de la cara

CausasFuncionamiento del sello en secoVaporización del producto entre las carasEnfriamiento insuficienteExcesiva carga entre caras

Acción a tomarVentear la caja adecuadamente antes de arrancar el equipoVerificar la presión en la caja de selladoVerificar el caudal de la circulación que se le inyecta al selloVerificar la fuerza entre caras

Agrietamiento de las caras debido al calor

or popping will often bto leak. Carbon dust mhe seal.

Presencia de grietas de calor a lo largo del área de contacto normalmente visibles al ojo humano. Desgaste excesivo de una cara, normalmente la cara de carbón.

Se apreciara un chillido, o golpe de vaporización instantánea antes de que el sello comience a fugar. Se observará polvo de carbón en el lado atmosférico del sello.

Causado por una mala película de lubricación entre las caras. Generalmente por insuficiencia en la rata de flujo a inyectar al sello o presiones por debajo de la presión de vapor del producto entre las caras.

Pequeñas grietas de calor en la superficie

Análisis de fallas


Agrietamiento de las caras debido al calor, la zona agrietada se encuentra ubicada a 180 grados desde la conexión de circulación.

Esto es causado por una inadecuada película de lubricación entre caras en el lado opuesto a la entrada de la circulación. El mantener vapores dentro de la caja del sello es perjudicial para la película de lubricación.

Superficie no dañada en el área de entrada de la circulación

Area con grietas de calor

Análisis de fallas


Análisis de falla

Agrietamiento de calor en el Carburo de Silicio

Análisis de falla

Agrietamiento de calor debido a choque térmico

Lubricación Insuficiente entre las caras

Análisis de falla

Síntomas. Emisión de vapores desde el selloAcortamiento en la vida del selloPicaduras en el ID y OD de la cara del sello

CausasGeneración excesiva de calor en las carasPresiones de caja por debajo de la presión de vapor del producto bombeado

Acción a tomarRemover eficientemente el calor generado en las carasReducir la fuerza entre carasMantener la presión en la caja de sellado de 25 a 50 psi por encima de la

presión de vapor del producto bombeado

Vaporización entre las caras del sello

Presencia de dos a seis marcas de calor en la superficie de la cara. Desgaste excesivo en una de las caras, generalmente en la de carbón.

La causa puede ser debido a que el producto de trabajo sea un hidrocarburo liviano que se esté vaporizando en ciertas zonas de la cara.

Areas en buen estado

Areas oscuras por efecto del

calor

Análisis de falla

Vaporización entre las caras del sello

Análisis de falla

Síntomas. Altas ratas de fugaPequeños orificios en forma circular a lo largo de la superficie de la caraSecciones altas en la cara del sello

Grietas en las secciones altasCausas

Debatibles Acción a tomar

Consultar al Departamento de Ingeniería de John Crane.

Ampollamiento en las caras

La superficie del anillo primario está cubierta por pequeños agujeros irregulares producto de la pérdida de material en la superficie de la cara de carbón. Se puede presentar desgaste excesivo del mecanismo de arrastre y grietas de calor en la caradura.

Causado por altos esfuerzos en la interface los cuales exceden el esfuerzo de ruptura del anillo de Carbón. Puede ser causado además por altas temperaturas entra caras , gases atrapados en el material de la cara, entre otros.

Análisis de falla

Ampollamiento en la cara de carbón

Análisis de fallaCarbón colapsado por ampollamiento

Presencia de un material duro y frágil entre el sello y la camisa o el eje, el cual puede atascar el sello.

Es causado por la oxidación o desprendimiento de hidrocarburos calientes resultando en un residuo duro y frágil que tiende a atascar el sello.

La aplicación de un lavado con vapor generalmente resuelve este tipo de problemas.

Análisis de falla

Depósitos Sólidos “Coking”

Coquización

Análisis de falla Coquización

Análisis de falla

Coquización

Análisis de falla

Síntomas. EndurecimientoAgrietamientoFragilización

CausasSobre calentamientoEnfriamiento inadecuado

Acción a tomarReducir el calor generadoCambio de materialesAumentar el enfriamiento

Daño térmico del o´ring

Cuando la pieza se endurece y presenta varias grietas a lo largo de su superficie, además se rompe fácilmente al ser doblada con la mano. El daño puede ser ocasionado en el lado de proceso o en el lado atmosférico.

Puede ser causada por contacto con altas temperaturas. En caso de que el daño sea sólo del lado de proceso se puede pensar que la causa es debido a ataque químico.

Superficie Plana

GrietasO’ring Normal

Endurecimiento o Agrietamiento del Elastómero

Endurecimiento o agrietamiento del elastómero

Determinación de las causas de Falla

Determinación de las Causas Raíces

Causas comunes de fallas

Las causas mas comunes de falla en los sellos mecánicos son:

Maltrato de los componentes del sello.Montaje incorrecto del sello.Diseño y/o materiales inadecuados.Operación y/o arranque inadecuados.Condiciones deficientes del equipo.Contaminantes dentro del fluido.Sello desgastado.Diseño del plan API


Maltrato de los componentes del sello.

El mal manejo es una de las causas de muchas fallas prematuras. Las caras de sellado primario tienen un acabado de precisión . En muchas ocasiones son manufacturadas con materiales frágiles que fácilmente pueden agrietarse quebrarse o rayarse siendo causa inmediata de falla.La limpieza también es importante. Suciedad o partículas extrañas pueden causar un daño suficiente que acorte la vida del sello.


Falta de cuidado antes o durante el montaje

– Permitir que las caras se astillen, arañen o averíen.

– Presencia de suciedad o partículas extrañas en las caras, en los elementos sellantes secundarios o en los alojamientos y ejes.

Maltrato de los componentes del sello


Montaje incorrecto del sello.

La posición a la altura de trabajo del sello es básico. La altura de trabajo mal dada puede causar una fuerza de cierre muy baja provocando una falla de contacto entre ellas cuando la altura se mayor a la especificada o una carga mayor que pude ocasionar desgaste o fractura de las caras cuando la altura es menor. Un alineamiento inadecuado de las caras o la omisión de los sellantes secundarios es una causa de falla bastante común y un apriete inadecuado de la brida puede causar distorsión falta de paralelismo en las caras de contacto.


Montaje incorrecto del selloLongitud de Operación no apropiada.

Condiciones de la Caja de Sellado no adecuadasFalta de perpendicularidad de la cara con respecto al ejeFalta de concentricidad del eje respecto a la cavidad de sellado

Apriete inadecuado de la brida


Planitud de las carasErrores en el ensamblajePiezas incorrectasErrores en las tolerancias y/o en las dimensionesFuerza suministrada por el resorte o el fuelle no adecuadas

Montaje incorrecto del sello


Ausencia o errores en las pruebas realizadas al sello mecánicoIdentificación incorrecta del sello mecánicoManejo inapropiado del sello mecánicoManejo y transporte inadecuado de los empaques

Montaje incorrecto del sello


Diseño y/o materiales inadecuados.

Cuando el diseño del sello y los materiales para la combinación de presiones, temperaturas, velocidades y sustancias químicas en una aplicación dada presenta inconvenientes, se tiene una selección equivocada. Esto comúnmente es ocasionado por la imprecisión de los datos o la falta de los mismos al recomendar el sello.


Materiales no adecuados de:Fuelle AsientoPartes MetálicasEmpaquesAnillo primarioResortes

Diseño y/o materiales inadecuados


Caras distorsionadasFuerza incorrecta entre

carasRelación de balanceoOtras fuerzas entre caras

Diseño y/o materiales inadecuados


Operación y/o arranque inadecuados

El medio en cual trabajan los sellos mecánicos requiere considerar dos factores básicos: La lubricación de las caras de contacto y la disipación del calor generado por ellas. Cualquier causa adversa en el equipo que afecte estos factores puede ocasionar una falla inmediata o un daño suficiente que reduzca la vida normal del sello, por ejemplo arranque con la válvula de succión cerrada, operación con fluidos que requieren enfriamiento auxiliar, etc .

Causas comunes de falla

Operación y/o arranque inadecuadoLubricación insuficiente

– Aire dentro del producto bombeado– Flujo de agua de enfriamiento

bloqueado o restringido– Flujo de la circulación bloqueado o

restringido

Causas comunes de fallaOperación y/o arranque inadecuado

Solidificación del producto– No opera la ruta de Calor (set up)– Inadecuados procedimientos de parada del equipo

(set up)– Inadecuados procedimientos de arranque del equipo

(set up)– Otros productos que se solidifican– Mal funcionamiento del lavado– Reacción al contacto atmosférico– Reacción con otros químicos– Mal funcionamiento de la chaqueta de enfriamiento– Variaciones anormales de temperatura


Operación y/o arranque inadecuadoCambios en la presión de trabajoCambios en el fluido de trabajoCambios en la temperatura de trabajo Partículas u objetos extraños en el procesoProductos extraños dentro del procesoOtros cambios operacionales


Pérdida de SucciónDescarga Parcialmente cerradaEstabilidad en el caudal (Sistema de control)Trabajo en secoCaracterísticas del producto bombeado

Operación y/o arranque inadecuado


Condiciones deficientes del equipo

Cuando el eje o los rodamientos del eje permiten un movimiento axial o radial mayor al permitido de acuerdo al diseño del sello, provoca un funcionamiento anormal que permite la fuga inmediata o acorta la vida del sello.Situaciones como soportes inadecuados de tuberías y fundaciones mal realizadas, producen perdida de alineación.El utilizar la bomba por encima del punto de diseño , produce deformación en el eje y por supuesto perdida de alineación.La perdida de alineación crea vibraciones en el equipo.


Alineación (Caliente y Frío)

Montaje No-rígido

Posicionamiento del acople



Ensamble e Instalación de la BombaInstalaciónCondición de los rodamientos y sus correspondientes ajustesConcentricidad de la cajaExcentricidad de la caja o en malas condiciones Posicionamiento incorrecto del impulsor



Ensamble e Instalación de la BombaExcentricidad del eje o la camisaDesalineación por expansión térmicaClaridad del anillo de desgasteFiltro de Succión conectado



RodamientosAcoplesDeflección del eje



FuncionamientoImpulsor atascadoTamaño del ImpulsorOtros parámetros de funcionamientoClaridad del anillo de desgaste



Condiciones de lubricaciónCondiciones mecánicasVibración (Causas indeterminadas)CorrosiónErosión



DesalineaciónCaracterísticas de la fundaciónCualquier otro tipo de desalineaciónSoporte de tuberíasEfectos térmicos sobre las tuberías



Contaminantes dentro del fluido

Son causas muy comunes de una falla inicial en los sellos, especialmente en los arranques de nuevas plantas o sistemas donde el fluido esta contaminado con materiales de construcción, tales como arena, escorias de soldadura o productos contaminantes corrosivos en general.


Sello desgastado

El sello puede haber terminado un ciclo de duración satisfactoria estando desgastado simplemente.

Diseño del plan API


La confiabilidad dependerá de:Prevenir presiones de reversaMantener el sello limpioMantener el sello refrigerado Prevenir la vaporización del productoLlenado de recipientes sin la inclusión de contaminantes ni presiones de reversaFluidos de Barrera aceptables


Dependerá del Tipo de Sello Sencillo y Dual No-presurizado

Flujo Adecuado

Temperatura adecuada

Distribución adecuada del flujo

Fluido limpio



Operación de los Planes de Lubricación

Caudal apropiado

Presión apropiada

Temperatura apropiada

Condiciones de trabajo limpias

Libre de Contaminación



Sistemas auxiliaresSistemas de Líquidos de barrera mal instalados o con un mal arreglo de tuberíaMal funcionamiento del enfriadorConexión de circulación taponadaVerificar cualquier otro sistema auxiliarMal funcionamiento de la chaqueta de enfriamiento de la bomba o la bridaConexión de venteo taponada


Elaboración del Informe

VERIFICAR ANTECEDENTES

EFECTUAR LAS OBSERVACIONES

REALIZAR EL ANÁLISIS

SEÑALAR LAS CONCLUSIONES

INDICAR LAS RECOMENACIONES


Historia y Antecedentes

Condiciones del Sistema

Modo de Falla

VERIFICAR ANTECEDENTES


Ruidos (Chillidos, golpeteos)Continuo, periódico, polvo de carbón

Temperatura del fluido en la caja de selladoCaracterísticas de la fuga

Continuamente, en las paradas, intermitentesCambios en la vida del sello

Gradual, errático, intermitenteMomento de ocurrencia de la falla

Arranque, periódico, humano, condiciones de operación, condiciones del fluido

Tiempo de funcionamiento durante la falla , < 1 mes, < normal o deseado



Condiciones del EquipoModificaciones, vibración, esfuerzo en las tuberías y velocidad del eje

Otras condiciones mecánicasTuberías, fundaciones, equipo conductor

ProcesoFluido, condiciones de operación, contaminantes

Operación del equipoCiclos de operación, procedimiento, sistemas de control, paradas, arranques



Criterio de FallaCaracterística del producto (concentración VOC), nivel de alarma de presión, visible.

Condiciones de operaciónEstáticas, dinámicas, estáticas y dinámicas

Donde ocurrió la fallaEn los componentes del sello, por debajo de la camisa, por las empacaduras y accesorios

Momento de la fallaCondiciones operacionales, paradas, arranques

Modo de Falla


Características de la FallaCriterio, volumen de la fuga

Condiciones del sistema al momento de la falla

Cambios, modificaciones, dañosAntecedentes

Tiempo de funcionamiento, síntomas, influencias sobre el sistema

Modo de Falla


Sistemas y equipo

Desensamble e Inspección Visual

Inspección Visual de los Componentes del Sello

EFECTUAR OBSERVACIONES


Sistema de inyección al SelloFallas en el sistema, daños, Alineación

Sistema de líquido de barreraDesechos, ruta de tuberías, daños, contaminación

Control de presión del líquido de barreraCondiciones del Equipo Mecánico

Descentramiento, ajustes, balanceo, desgaste

Condiciones Generales del ProcesoEsfuerzo en las tuberías, fallas en el sistema, insuficiencia en el caudal

Sistemas y Equipos


Procedimiento GeneralTomar apuntes, almacenar evidencias, procedimientos de descontaminación

Desensamble y desarme del equipoCaracterísticas de la fuga, Posicionamiento del sello, fallas, atascamiento, desgaste, piezas faltantes

Inspección de las carasEvidencias de contacto, localización y tipo de daño

Sello SecundarioManejo de las piezas, ataque químico, choques térmicos, desgaste, presión

Herraje del selloDesgaste, piezas rotas, grietas, erosión, corrosión



Caras del SelloCaracterísticas del contacto, grietas de calor, desgaste, ampollamiento

Anillo PrimarioFractura, erosión, fallas, ataque químico

Elemento Sellante SecundarioManejo y almacenaje, extrusión, desgaste, ataque químico

Herraje del SelloAbrasión, corrosión, arrastre del sello

Fuelle MetálicoFatiga, grietas por esfuerzos corrosivos, distorsión del fuelle

Inspección Visual de los Componentes del Sello


Modo de falla



Verificación de Sistemas y Equipos


Examinación completa del Sistema

REALIZAR ANÁLISIS


Resultados del Análisis

SEÑALAR CONCUSIONES


Mencionar las mejoras a efectuar basadas en las conclusiones

INDICAR RECOMENDACIONES

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