Evaluación y opciones de mejora al sistema de sellos en bombas reciprocantes de amoníaco líquido para síntesis de úrea en un complejo petroquímico

Abstract

El presente trabajo se basó en el estudio de sistemas de sellos con empaquetaduras. Mediante la consideración de diversos parámetros como el coeficiente de transmisión radial, fuerzas de fricción y transmisión de cargas en dirección axial en conjuntos de anillos, se desarrolló un método para estimar la distribución de cargas a lo largo del sistema y determinar el óptimo ajuste del prensaestopas. Adicionalmente, mediante la aplicación de las relaciones de Navier-Stokes, se realizó una caracterización de la dinámica del flujo en dirección axial que puede fugar a través de la holgura sobre los pistones determinándose, entre otras cosas, la influencia de ciertos parámetros específicamente la holgura y el diferencial de presión en la estimación de posibles caudales de fuga y generación de esfuerzos cortantes sobre los anillos. Los criterios desarrollados fueron aplicados, para lograr mejoras en un sistema de sellos, con doble alojamiento de empaques, en bombas reciprocantes de amoníaco líquido, dentro de un proceso productivo de síntesis de fertilizantes (Urea). Debido a que el fluido manejado es catalogado como tóxico y peligroso (además de poseer una presión de vapor por debajo de la presión atmosférica), era indispensable que se garantizara la confiabilidad y seguridad del proceso de bombeo, ya que se involucran factores como riesgos a la salud, contaminación ambiental, pérdidas económicas etc. Se incluye una evaluación en donde se demuestra que los elementos más críticos de este tipo de sistema de sellos, son el Anillo Toroidal de la cara frontal de la camisa y las empaquetaduras. Se determinó que las fallas en estos elementos eran principalmente causadas por incorrecta selección del tipo de empaquetaduras para los niveles de presión manejados, no compatibilidad de las dimensiones de los Anillos Toroidales con sus respectivas ranuras y vulnerabilidad de los materiales usados con los fluidos manejados. De esta manera se desarrollaron algunas opciones con el fin de obtener mejoras y el adecuado funcionamiento del sistema de sellos.