Perché utilizzare le tenute meccaniche?

Una domanda che spesso emerge è la seguente: “perché utilizzare tenute meccaniche anziché più semplici ed economiche guarnizioni?” Esistono alcuni vantaggi che appaiono immediati e semplici da capire, unitamente a un numero di altri vantaggi che non appaiono così apparenti ad una prima analisi.

Perché utilizzare le guarnizioni?

Prima di tutto, può essere utile guardare al perché le persone utilizzano le guarnizioni e perché queste possono essere preferibili per una soluzione basata su tenute meccaniche.

Le guarnizioni per pompe costituiscono la prima forma di tenuta per pompe e sono ancora largamente utilizzate come tecnica di tenuta. In origine, le tenute a premistoppa erano costituite da vecchie funi e altri prodotti in fibre naturali, avvolte fisicamente attorno all’albero, per riempire il vuoto con un materiale atto a ridurre le perdite. Da qui deriva il nome “premistoppa”.

Le moderne guarnizioni utilizzano materiali e pattern intrecciati sofisticati, progettati per minimizzare l’usura, ridurre l’attrito e garantire una maggiore resistenza al calore

• Il personale di manutenzione è a conoscenza delle procedure di manutenzione e riassemblaggio delle tenute a premistoppa.
• Quando la guarnizione si usura o è danneggiata, inizia a evidenziare perdite, che possono essere limitate regolando e serrando ulteriormente la guarnizione, mantenendo la pompa in funzione. Al contrario, un guasto della tenuta meccanica richiede l’arresto della pompa. Ecco perché le guarnizioni per pompe costituiscono il tipo di guarnizione primario per pompe antincendio e altre applicazioni in cui un malfunzionamento della pompa può portare a conseguenze disastrose.
• Il costo iniziale della guarnizione premistoppa (per pompe) è inferiore in rapporto ai costi delle tenute meccaniche.

Perché utilizzare le tenute meccaniche?

Costo del prodotto

Le tenute a premistoppa regolate correttamente devono mantenere un rateo di perdita pari a circa 1 goccia al minuto di prodotto per pollice/a 25mm dal diametro esterno dell'albero. Su un albero avente un diametro di 2000”/50mm, tale valore equivale a 2 gocce/min o 100 gal/mese, oppure 1200 gal/anno (450 l/mese o 5400 l/anno).

Questi numeri sono basati su uno scenario ideale e, in base all'esperienza, i ratei di perdita delle tenute a premistoppa sono notevolmente superiori a tali valori, spesso anche di 5 o 10 volte.

Smaltimento degli effluenti e problemi ambientali

In base al tipo di prodotto, i costi di smaltimento possono essere notevolmente superiori a quelli dei costi di produzione iniziali. Una semplice analisi delle bollette dell'acqua delle nostre abitazioni è in grado di illustrare la veridicità di tale affermazione. Anche nel caso si trattasse di semplici acque reflue, i costi sono notevolmente più elevati dei costi iniziali del prodotto.

Attualmente, le aziende sono sottoposte a notevoli pressioni e osservazioni costanti in materia di problematiche ambientali, mentre i governi sono sottoposti a costanti pressioni a livello nazionale e globale, al fine di garantire che i produttori accettino la responsabilità degli effetti che i loro prodotti comportano sull'ambiente. Inoltre, anche le aziende spesso hanno obiettivi da conseguire in ambito ambientale. Le perdite stanno diventando sempre meno accettabili, mentre al contempo, la conservazione delle risorse è sempre più importante.

Consumo energetico

Le tenute meccaniche riducono i consumi energetici rispetto alle tradizionali tenute a premistoppa.

In media la maggior parte delle tenute a premistoppa consuma una quantità di energia 6 volte superiore rispetto a quella di una tenuta meccanica in condizioni di equilibrio ottimale. L’utilizzo di attrezzature rotanti dotate di guarnizioni premistoppa nel premistoppa è come guidare un'automobile con il freno a mano tirato. Ciò influenzerebbe i consumi di carburante? Naturalmente si. Ed ecco perché l’uso delle tenute a premistoppa comporta costi energetici notevolmente superiori. Un alcuni casi le pompe possono essere fatte funzionare a minore velocità e con maggiore efficienza, con un ulteriore incremento dei costi.

Durata dei cuscinetti

La principale causa di guasti delle attrezzature rotanti è la contaminazione del lubrificante. In uno studio condotto da Mobil Oil, è emerso da una contaminazione con acqua dello 0,002% riduce la durata prevista dei cuscinetti di circa il 50%. Ciò equivale a circa 2 gocce d’acqua in un litro d’olio.

Le tenute a premistoppa sono progettate per lasciar passare una certa quantità di perdite e normalmente sono posizionate in prossimità dei cuscinetti. Ciò espone i cuscinetti a un flusso costante di perdite e contaminazione. Qualunque riduzione della contaminazione contribuisce ad incrementare notevolmente i tempi medi tra i guasti (MTBF), consentendo quindi una riduzione dei costi di manutenzione.

L’assenza di perdite equivale a una maggiore durata dei cuscinetti e a una riduzione dei costi di interruzione dei servizi causati dalla necessità di effettuare manutenzioni e riparazioni. Numerosi guasti delle tenute meccaniche sono attribuibili ad un eccessivo movimento dell’albero causato da guasti dei cuscinetti.

Usura albero / manicotto

Le tenute meccaniche progettate correttamente non causano l’usura di costosi alberi o manicotti.

La maggior parte delle attrezzature rotanti è dotata di manicotti di usura nell'area della tenuta a premistoppa per risolvere il problema associato al fatto che il premistoppa è progettato per usurare l’albero in questo punto. Se non viene installata un manicotto sostituibile, l’area soggetta ad usura dell’albero dovrà essere sostituita o rigenerata. Tale procedura sarà costosa in termini di ricambi da mantenere in magazzino e in termini di tempi di fermo mentre l’albero viene riparato.

Se viene installato un manicotto di usura separato è necessario sostenere i costi associati alla necessità di tenere in magazzino i relativi elementi di ricambio. Tuttavia, tale soluzione implica il rischio che il diametro dell'albero sottostante il manicotto si sia usurato fino al punto da non consentire una corretta installazione, con una conseguente riduzione della resistenza dell'albero al piegamento.

Gli alberi danneggiati non sono infrequenti e generalmente, il problema è causato da stress causato dalla torsione costante dell’albero durante il suo funzionamento. Come accade ciò? Discostando la pompa dal “Punto di maggiore efficienza”, a causa di valvole di scarico ostruite o chiuse; facendola funzionare oltre i limiti di progettazione previsti; lunga sporgenza dell'albero e cicli di avvio e arresto che creano elevate forze sulla coclea.

L’intero meccanismo si basa sul principio delle leve e sul fatto che gli oggetti sottili si piegano con maggiore facilità rispetto a quelli di maggiore spessore.

I manicotti dell'albero sono noti per i frequenti problemi che causano durante la rimozione. Questa procedura può richiedere enormi quantità di tempo e può anche portare al danneggiamento dello stesso albero.

Diluizione del prodotto.

Le tenute a premistoppa spesso richiedono l’uso di un fluido di spurgo in corrispondenza della guarnizione ad H. Tale misura era stata inizialmente adottata per prevenire l’infiltrazione d'arai all’interno di un sistema sottovuoto. Successivamente, emerse che tale soluzione era anche in grado di raffreddare la guarnizione, mediante l’attrito generato mediante lo sfregamento con l’albero.

I costi in questo caso sono associati alla fornitura dei prodotti per lo spurgo, lo scarico del fluido di spurgo in atmosfera e la diluizione del prodotto. Questa diluizione può essere accettabile o causare costi per la rimozione del diluente durante una fase successiva del processo.

Con le tenute meccaniche, l’assenza di diluizione del prodotto si traduce in una migliore qualità del prodotto senza alcun costo aggiuntivo per la rimozione del diluente.

Costi di manutenzione

Al fine di garantire che la guarnizione funzioni in maniera ottimale è necessario dedicarle attenzioni costanti. Guarnizioni lente e ratei di perdita elevati sono inaccettabili, mentre guarnizioni serrate eccessivamente possono bruciarsi all'avvio, con incrementi delle perdite, usura sull’albero o sul manicotto e un incremento dei consumi energetici. La guarnizione non è semplicemente un pezzo di corda impregnato nel grasso, anche se spesso viene trattata come tale. Le manutenzioni devono essere costanti e accurate durante l’intero arco di vita della guarnizione per garantire un funzionamento accettabile.

Le tenute meccaniche non richiedono alcuna manutenzione di routine.

Housekeeping

L’eliminazione delle perdite riduce i costi di manutenzione secondari, riducendo i rischi di corrosione e la necessità di effettuare puliture e verniciature. Ciò consente anche una notevole riduzione dei costi delle manutenzioni secondarie.

Sicurezza

La guarnizione lascia passare le perdite, in quanto è progettata per far si che una parte del prodotto da “contenere” venga rilasciata in atmosfera. Come già affermato, tale metodo sta diventando sempre meno accettabile per questioni ambientali; specialmente se il prodotto rilasciato è corrosivo, tossico o esplosivo

Tutti i prodotti caratterizzati da fughe di emissioni o componenti pericolosi devono essere soggetti a contenimento mediante doppia tenuta. Ciò consente una notevole riduzione dell’inquinamento atmosferico; le tenute doppie sono in grado di produrre zero emissioni di prodotto.