Estudio Termografico en Cierres Mecánicos de Equipos Similares

En esta entrada se detallará un estudio termografico realizado en unas bombas del sector químico. En este tipo de industria, así como en las del sector petrolero (refinería), tiene particular importancia un

Correcto sellado de los ejes giratorios que entran en las carcasas de los grupos de bombeo.

Por esta cuestión se utiliza un sellado de más calidad y eficiencia que los utilizados de serie en otras industrias como es el realizado por los cierres mecánicos.

estudio termografico

Estudio Termografico

Cierres mecánicos

Presentan la característica de que una de sus caras coinciden con las de la carcasa, a diferencia de los cierres por compresión (la empaquetadura tradicional o el de laberinto), por lo que tienen:

  • Menor superficie de cierre lo que se traduce en una más baja fricción
  • Menos potencia necesaria para el giro de la máquina

Los tipos y configuración de cierres son los siguientes:

Simples

Son los más corrientes y los más económicos de adquirir y mantener.

Suelen funcionar normalmente dentro del líquido que se bombea, aunque también pueden ir equipados con un mecanismo externo de lavado que explicaremos más adelante. Siempre existe una pequeña fuga de líquido por la capa que se forma entre sus caras.

Dobles

Son los más seguros evitando la aparición de fugas.

Se montan generalmente en tándem, cara a cara o espalda con espalda. De igual manera al simple, para reducir la fricción se utiliza un lubricante entre las dos caras, el cierre interior a través del líquido de proceso mientras que el exterior con un lubricante de sellado, evitando así la salida del líquido de proceso. Este sellado puede estar hecho a presión (entrará el líquido de sellado en el de proceso) o sin presión, en cuyo caso el líquido del proceso podría mezclarse con el líquido lubricante externo.

De gas

Se trata de un diseño moderno que utilizan como barrera algún gas, generalmente Nitrógeno.

Sus principales ventajas es la no generación de emisiones, ser menos susceptible a la cavitación, a posibles problemas de funcionamiento en seco, y presenta un elevado punto de ebullición. Sus inconvenientes serían soportar menos presión, ser poco tolerante a sólidos y requerir un especial sistema de soporte. La barrera producida por el gas evita el contacto por lo que se reduce la fricción y en consecuencia el consumo energético; se ha de tomar la precaución de evitar cualquier contacto entre las dos caras, por lo que el aporte de gas ha de realizarse antes del arranque de la máquina.

El estudio se realizó en:

 4 bombas de recirculación de fenol del cristalizador, que montan cierres dobles

Condiciones del Estudio

  • Cámara AVIO TVS-620
  • Software Termografia PE Profesional 3

El objeto es:

Determinar los niveles máximos de Temperatura

que se producen en el proceso de arranque de la instalación, puesto que por las características de inflamabilidad del fenol este debe permanecer por debajo de unos determinados umbrales térmicos. Se valorará lógicamente la posibilidad de cercanía a esos niveles absolutos lo que indicaría un mayor nivel de fricción en el cierre quizás por una perdida de funcionalidad del indicado líquido de sellado. Para ello

se tomaron diferentes termografias en los 4 grupos objeto de estudio en el momento del arranque.

La base de la detección por infrarrojos es la

Ecuación de Stefan-Boltzmann,

que relaciona la temperatura absoluta de un  objeto y la energía radiante emitida por un cuerpo negro (medida como potencia por unidad de superficie):

estudio termograficoEs decir, cualquier objeto físico recibe una cierta cantidad de energía infrarroja (idealmente del sol), parte de la cual es absorbida, parte reflejada, y parte transmitida.

La parte absorbida determina la temperatura que tenga ese objeto y la Cantidad de radiación emitida.

Para cuantificar esa cantidad se utiliza la

Emisividad,

Que mide la capacidad de absorción de cualquier cuerpo, dependiendo fundamentalmente del material y del tipo de acabado superficial.

Por tanto, se puede entender la dificultad del estudio termografico por:

  • Diferentes Materiales y Acabados Superficiales

Entre las pinturas de Materiales de Carcasa y Cuerpo de bomba o el brillante material del Cierre

Es decir, resultará difícil determinar con un estudio termografico cuál es el valor absoluto de temperatura en el cierre; ahora bien, sí podremos comparar, pues se trata de materiales homogéneos, las temperaturas en las cuatro bombas de recirculación.

Gráficas de Análisis

Con el sistema indicado se puede configurar para cada pixel del termograma un valor diferente de emisividad, por lo que puntualmente sí se pueden obtener lecturas fiables de temperatura absoluta. Ahora bien, se habrá de evaluar para todo el gráfico un posible cambio en la distribución de niveles entre bombas, puesto que el máximo valor podrá obtenerse en cualquier punto de la foto analizada.

Bomba A

estudio termografico

Ese sería el gráfico de distribución para una cualquiera de las bombas en estudio; se podrían extraer las siguientes conclusiones:

  • De los gráficos temperatura en varios puntos (ajustadas como se dijo para diferentes emisividades) se puede concluir que los máximos valores aparecen en puntos D (superficie de cierre) y E.
  • Del gráfico Vista 3-D se puede concluir que el máximo valor se obtiene en la zona superior del cierre.
  • Del gráfico Perfil de temperaturas se concluye que la zona de contacto entre carcasa y cierre adquiere la máxima temperatura (zona con más de 140ºC); para entenderlo correlacionar con el termograma siguiendo una línea imaginaria que siguiese la línea de acción del eje de la bomba.

Comparativa entre Grupos de Bombeo A, B, C, y D

estudio termografico

De este gráfico se pueden extraer las siguientes conclusiones:

  • Homogeneidad de temperatura para los 20 termogramas analizados (5 por bomba)
  • Para todas las bombas el máximo se alcanza en la misma área.

Conclusiones del Estudio Termografico

  • Equipos en aceptable condición

Desde el punto de vista de analizar el máximo de temperatura que se alcanza en el proceso de arranque.

  • Cierres mecánicos sin problemas de perdida de funcionalidad en el líquido de sellado

Sin sintomática de posible aparición futura de fugas de producto.

¿Te interesa el Estudio?

Seguro que sí, puesto que muestra gran parte de las posibilidades de análisis de la termografía, además de suponer una importante fuente de ahorros pues:estudio termografico

¿Cuáles hubieran sido las consecuencias de un fallo en las Bombas?

Evidentemente, importantes. Coméntanos si conoces un caso similar y lo analizamos conjuntamente. Y sino, pues aquí tienes un documento de apoyo para tu futuro estudio termografico.

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