Manuale Tecnico Tenute Meccaniche - Fluiten
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Manuale Tecnico
Tenute Meccaniche
ALFALFAA
I FONDAMENTALILa Tenuta Meccanica ..........................................................................1Il film liquido......................................................................................3I Trafilamenti......................................................................................4Il grado di libertà................................................................................4Il bilanciamento..................................................................................5Tenute non bilanciate ..........................................................................6Tenute bilanciate ................................................................................7
LE CONFIGURAZIONITenuta singola interna ......................................................................11Tenuta singola esterna ......................................................................11Tenuta doppia contrapposta................................................................12Tenuta doppia in tandem....................................................................13Tenuta “dual”....................................................................................14Tenuta “face to face” ........................................................................15
LA SELEZIONEL’asportazione del calore generato e schemi norme API..........................19La selezione delle tenute....................................................................19Prodotti puliti, innocui, neutri, non infiammabili ....................................21Liquidi che cristallizzano a contatto con l’atmosfera ..............................21Prodotti acidi ....................................................................................22Liquidi molto caldi ............................................................................22Prodotti in soluzione acquosa che tendono a solidificare/sedimentare ......23Liquidi tossici, velenosi o molto viscosi ................................................24Prodotti molto abrasivi ......................................................................24Prodotti infiammabili..........................................................................25Acqua calda ....................................................................................26
LE TIPOLOGIETenute a molla singola elicoidale ........................................................29Tenute bidirezionali ..........................................................................29Tenute con la molla protetta ..............................................................29Tenute esterne..................................................................................30Tenuta a soffietto di P.T.F.E. ................................................................30Tenuta a soffietto elastomerico ..........................................................31Tenute a soffietto metallico ................................................................31Tenute a cartuccia ............................................................................32Tenute stazionaria ............................................................................33
IINNDDIICCEEIINNDDIICCEE
i
ALF
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AA
Pagina
I MATERIALIMateriali dei piani di tenuta ................................................................37Grafiti..............................................................................................37PTFE................................................................................................38Stellite ............................................................................................38Acciaio al cromo ..............................................................................38Ceramica ........................................................................................39Carburo di tungsteno ........................................................................39Carburo di silicio ..............................................................................39TAB. I - Tabella codici FLUITEN dei piani di tenuta ................................40TAB. II - Caratteristiche dei piani di tenuta ..........................................41TAB. III - Proprietà fisiche e meccaniche dei piani di tenuta ..................42Materiali delle tenute secondarie ........................................................43Gli elastomeri ..................................................................................43Gomma Nitrilica ................................................................................43Fluoroelastomero ..............................................................................44Etilene Propilene ..............................................................................44Perfluoroelastomeri ..........................................................................44Silicone............................................................................................44Neoprene ........................................................................................44Aflas................................................................................................45I non elastomeri ..............................................................................45PTFE (Politetrafluoroetilene) ..............................................................45FEP (Fluoruro di Etilene Propilene) ......................................................46Grafoil o amiantiti ............................................................................46TAB. IV - Tabella codici FLUITEN tenute secondarie. ..............................46Parti metalliche ................................................................................47TAB. V - Tabella codici FLUITEN parti metalliche....................................47
IINNDDIICCEEIINNDDIICCEE
ii
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Pagina
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
1
ALF
ALF
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La Tenuta Meccanica
La tenuta meccanica serve ad
evitare la fuoriuscita di un fluido
(liquido o aeriforme) tra un albero
rotante ed il contenitore del fluido
stesso. (Fig. 1)
Questa è costituita da due anelli
striscianti mantenuti in contatto
assiale da due forze combinate: una
meccanica, generata dalla presenza
di molla/e o da un soffietto metallico; l’altra idraulica, generata dalla
pressione del fluido di processo.
Uno degli anelli è definito “rotante” e ruota solidale con l’albero; l’altro
“stazionario” è vincolato alla parte fissa della macchina.
Per realizzare tenuta tra anello rotante e albero e tra anello stazionario e
cassa tenuta, sono previste tenute secondarie; queste sono costituite
generalmente da o-rings, ma esistono anche o altre tipologie che vedremo
di seguito. (Fig. 2)
Fig. 1
O-Ring Anello Stazionario
O-Ring Anello RotanteAnello Stazionario
ALBERO ROTANTE
Anello Rotante
Molla
CASSA STOPPA
Fig. 2
Le macchine idrauliche tipiche sulle quali le tenute meccaniche sono
installate sono le pompe o gli agitatori. (Fig. 3 - Fig. 4)
Nelle pompe centrifughe o volumetriche come sugli agitatori ci sono alberi
rotanti sui quali l'elemento di tenuta deve evitare la fuoriuscita del fluido
da un ambiente verso un altro (normalmente l’atmosfera).
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
2
ALF
ALF
AA
Fig. 3
Fig. 4
Il film liquido
Per ridurre l’attrito esistente tra gli anelli che strisciano è indispensabile
prevedere una lubrificazione.
Le facce di strisciamento di una tenuta meccanica sono generalmente
lubrificate dallo stesso fluido di processo o, nel caso di tenute doppie, da
un liquido ausiliario (vedi cap. “le configurazioni”). La stabilità del film
liquido determina la maggiore o minore usura degli anelli e quindi la durata
della tenuta. (Fig. 5)
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
3
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AA
Fig. 5
Forza generata dallapressione del liquido
in cassastoppa
FILM LIQUIDOSTABILE
VAPORIZZAZIONEDEL FILM LIQUIDO
FUNZIONAMENTO ASECCO
Forze generate dallapressione del filmliquido tra le facce
In fase di selezione del tipo di tenuta meccanica, è necessario prevedere
sia la corretta lubrificazione sia l’appropriato raffreddamento delle facce;
ciò avviene controllando i seguenti parametri:
Temperatura del fluido di processo.
Tensione di vapore dello stesso alla temperatura d’esercizio.
Natura del liquido di processo.
Velocità dell’albero.
Per quanto sopra, è indispensabile che sia previsto un appropriato
flussaggio (vedi cap. “la selezione”).
I concetti ed i principi esposti fino a questo momento sono uguali per tutte
le tenute tradizionali che devono essere lubrificate con un liquido; per
quanto riguarda le tenute “a secco” o le tenute “a gas”, i principi sono
differenti e saranno affrontati in seguito.
I Trafilamenti
Non esistono tenute a perdita zero.
Vista la presenza di un film liquido tra le facce di strisciamento, è facile
immaginare che leggeri trafilamenti saranno presenti in tutte le tenute
meccaniche. Le perdite di una tenuta possono essere calcolate,
teoricamente, e dipendono da molti fattori, quali la velocità di rotazione
dell’albero, la pressione, la natura del liquido da tenere, ma anche da
aspetti meccanici che riguardano la macchina su cui viene installata la
tenuta. Molto spesso queste perdite, definite fisiologiche, sono così
ridotte da non essere rilevabili.
Il grado di libertà
Gli elementi elastici della tenuta (molla/e o soffietto e guarnizioni) sono
fondamentali per il buon funzionamento della stessa che deve essere in
grado di tollerare vibrazioni, disallineamenti ed oscillazioni dell’albero. Per
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
4
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AA
capire meglio questo concetto dobbiamo considerare che la guarnizione
dell’anello spinto dalle molle, (normalmente quello rotante), non è
perfettamente statica, ma compie piccole oscillazioni per tollerare i
movimenti tra l’albero e la parte fissa della macchina; per questo motivo
viene definito “dinamico”. (Fig. 6)
Ora può risultare più chiaro il motivo per cui la lunghezza di lavoro della
tenuta stabilita dal costruttore, la compatibilità delle guarnizioni con il
prodotto da tenere, la finitura e la dimensione dell’albero su cui la
guarnizione “dinamica” della tenuta deve lavorare, sono determinanti per
garantire una buona funzionalità del sistema.
Il bilanciamento
Pensiamo alla superficie di un pistone su cui agisce una pressione costante;
la forza risultante varierà al variare dell’estensione della superficie del
pistone stesso.
Nelle tenute meccaniche, oltre alla spinta meccanica (della molla/e o
soffietto metallico), è presente una spinta idrostatica data dalla pressione
del fluido di processo che spinge un anello contro l’altro.
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
5
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AA
Movimento radialedell’albero
Movimento assialedell’albero
Lunghezza di Lavoro
Fig. 6
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
6
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AA
Lo stesso liquido, oltre ad “unire” i due anelli, tende anche ad entrare tra
le facce cercando di separarle. Queste forze determinano il cosiddetto
“grado di bilanciamento” della tenuta, in altre parole il rapporto tra la
forza che tende ad unire e quella che tende a “separare”.
Quando la superficie su cui il fluido spinge è maggiore della superficie di
contatto abbiamo una tenuta non bilanciata. Al contrario, quando la
superficie su cui il fluido spinge è leggermente inferiore di quella di
contatto abbiamo una tenuta bilanciata. È possibile ottenere questo
dimensionamento grazie ad un “gradino” previsto sulla camicia d’albero o
sul corpo della tenuta stessa.
Tenute non bilanciate
Normalmente sono più stabili quando soggette a vibrazioni, disallineamenti
o cavitazioni, sono meno costose perché più diffuse e facilmente adattabili
a casse-stoppa standard poiché non richiedono particolari lavorazioni
dell’albero o della camicia d’albero. Per contro, le alte pressioni
costituiscono il limite delle tenute non bilanciate poiché un’eccessiva “forza
di chiusura” potrebbe pregiudicare la presenza del film liquido tra le facce,
causando surriscaldamento e consumo precoce degli anelli stessi. (Fig. 7)
Ah Af
K= Ah/Af Ah>Af K>1
Forze di aperturaForze di chiusura
Fig. 7
d2
d1
d2
d3
Ah=(d22-d1
2)-π /4
Af=(d22-d3
2)-π /4
Ah= Superficie della corona circolare su cui insiste la pressione del fluido
Af= Superficie della corona circolare di strisciamento
Tenute bilanciate
Elevate pressioni ed elevate velocità di rotazione, com’è facile intuire,
determinano un elevato calore del film liquido tra gli anelli di tenuta. In
questo caso occorre incrementare la lubrificazione tra le facce diminuendo
la forza di chiusura tra gli anelli attraverso una riduzione della superficie su
cui insiste il liquido da tenere.
Le tenute bilanciate vengono selezionate anche quando la tensione di
vapore del liquido da tenere è elevata. La normativa API definisce
“flashing” gli idrocarburi con tensione di vapore superiore a 1 bar g per i
quali deve essere prevista una tenuta doppia o in tandem. (Fig. 7a)
II FFOONNDDAAMMEENNTTAALLIIII FFOONNDDAAMMEENNTTAALLII
7
ALF
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Ah Af
K= Ah/Af Ah<Af K<1
Forze di aperturaForze di chiusura
Fig. 7a
d2
d1
d2
d3
Ah=(d22-d1
2)-π /4
Af=(d22-d3
2)-π /4
Ah= Superficie della corona circolare su cui insiste la pressione del fluido
Af= Superficie della corona circolare di strisciamento
LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII
ALF
ALF
AA
LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII
11
Tenuta singola interna
È la configurazione più comune ed efficace nella maggior parte delle
applicazioni.
Viene definita interna perché
completamente immersa nel
liquido di processo. Viene
dimensionata idraulicamente
affinché la forza risultante dalla
pressione del liquido da tenere
sulla superficie di spinta possa far
lavorare la tenuta completamente
immersa. (Fig. 8)
Se installata all’esterno del liquido di processo, la pressione del liquido
tenderà a separare le facce di tenuta ed a spingere l’anello stazionario fuori
dalla sua sede.
Tenuta singola esterna
Al contrario della soluzione
interna, in quella esterna il liquido
da tenere è all’interno delle facce
di tenuta e la parte rotante della
tenuta è a contatto con
l’atmosfera. (Fig. 9)
Viene selezionata quando il liquido
da tenere è aggressivo chimicamente con i materiali normalmente utilizzati
per le tenute interne o quando la scelta di materiali speciali risulta troppo
costosa.
Nelle tenute esterne, non ci sono normalmente parti metalliche in contatto
con il prodotto, se presenti sono in materiali speciali quali l’Hastelloy o il
Titanio. L’anello rotante e quello stazionario (in contatto con il processo),
Fig. 8
Fig. 9
Prodotto
Atmosfera
Prodotto
Atmosfera
possono facilmente essere in grafite, ceramica o carburo di silicio, per
quanto riguarda le guarnizioni, possono essere in fluoroelastomero, P.T.F.E.
o perfluoroelastomero.
L’applicazione di una soluzione di tenuta esterna è molto diffusa nel
montaggio su agitatori con entrata dall’alto; tale scelta è giustificata dalla
semplicità di montaggio e per ottenere un miglior raffreddamento delle
facce di strisciamento (tenute per agitatori).
Tenuta doppia contrapposta
Si seleziona quando il prodotto da tenere è in fase gassosa, molto
abrasivo, tossico, letale o se è necessario garantire una perdita zero del
fluido di processo verso l’atmosfera.
In questi casi è bene selezionare una tenuta definita doppia contrapposta
(back to back) perché composta da due tenute singole interne montate
una alle spalle dell’altra. In questo tipo di configurazione viene interposta
una camera che separa il processo con l’atmosfera, questa camera
pressurizzata con un liquido ausiliario (innocuo per l’atmosfera e adatto
alla corretta lubrificazione della coppia di facce di tenuta) funge da film
liquido al posto di quello di processo. (Fig. 10)
LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII
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AA
Fig. 10Pressione del liquido di flussaggio1 bar superiore della pressione del
fluido di processo.
Prodotto Atmosfera
Nella configurazione di tenuta doppia contrapposta la pressione del liquido
di sbarramento deve essere sempre e costantemente superiore di almeno
1 bar alla pressione del liquido da tenere, in caso contrario la pressione
maggiore all’interno delle facce causerebbe l’apertura della tenuta come
spiegato nella configurazione di tenuta singola interna.
Tenuta doppia in tandem
E’ costituita da una coppia di tenute semplici montate in serie anziché
contrapposte. Il liquido ausiliario non deve essere ad una pressione
maggiore rispetto al processo, anzi mantenuto a pressione atmosferica.
(Fig. 11)
Con la configurazione di tenuta doppia in tandem, sono notevoli i vantaggi
per i gestori del processo e per gli impiantisti che possono evitare di
prevedere la pressurizzazione della cassatenuta ottenendo gli stessi
vantaggi della soluzione doppia contrapposta, che sono: perdita zero in
atmosfera e maggiore stabilità del liquido di processo in quanto
adeguatamente raffreddato. La soluzione in tandem non è idonea se il
liquido di processo è tossico, abrasivo o viscoso al punto di incollare o
solidificare tra le facce di tenuta; in questi casi la soluzione doppia con
liquido ausiliario pressurizzato garantisce un film pulito tra le facce
emissione “0”.
LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII
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Fig. 11
Liquido di flussaggio apressione atmosferica.
ProdottoAtmosfera
Sono comuni le applicazioni di tenute in tandem negli impianti
petrolchimici e nelle raffinerie; in questi impianti sono molteplici le
applicazioni sui liquidi con basso peso specifico e alte tensione di vapore
su pompe centrifughe.
Tenuta “dual”
È la nuova configurazione prevista dalle più recenti API 682 (American
Petroleum Institute), dove le due tenute sono montate in serie come nella
configurazione in tandem; idraulicamente le tenute possono lavorare con
un liquido ausiliario a pressione atmosferica (come per le tenute in
tandem) o anche pressurizzato (come per le contrapposte), ottenendo i
vantaggi di entrambe le configurazioni. Questa configurazione è prevista
solamente equipaggiata di flangia e camicia d’albero, premontata a
“cartuccia”. (Fig. 12)
LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII
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Fig. 12
Pressione del liquido di flussaggioatmosefrica (tandem) o superiore
rispetto al fluido di processo (doppia)
Tenuta “face to face”
E’ una tenuta doppia costituita da due parti rotanti ed un solo anello
stazionario montato centralmente.
Può essere progettata per essere una tenuta “dual” quindi lavorare con
liquido ausiliario pressurizzato o a pressione atmosferica.
E’ una configurazione meno comune rispetto alle tradizionali “back to back”
o “tandem” ma ha il vantaggio di essere generalmente più corta ed avere le
molle esterne al processo. (Fig. 13)
LLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNIILLEE CCOONNFFIIGGUURRAAZZIIOONNII
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Fig. 13
Pressione del liquido di flussaggioatmosefrica (tandem) o superiore
rispetto al fluido di processo (doppia)
LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE
L’asportazione del calore generato e schemi norme API
Abbiamo detto quanto sia importante che il film liquido sia stabile tra le
facce di strisciamento; come evitare
che questo non si surriscaldi tra le facce
che strisciano una sull’altra a velocità
elevate? I sistemi possono essere
diversi e dipendono dalla
configurazione e dal servizio con cui la tenuta deve operare. (Fig. 14)
Il tecnico che seleziona la tenuta deve trasmettere le informazioni sul tipo
di installazione e sui collegamenti atti a garantire il corretto funzionamento
della tenuta meccanica. La normativa API ha codificato tutti gli schemi
idonei a gestire le differenti condizioni di funzionamento esistenti,
consentendo al selezionatore di informare il Cliente mediante dei codici che
identificano un preciso asservimento per ogni configurazione. (vedi schemi
riassuntivi a pag. 20)
La selezione delle tenute
Con le indicazioni fornite dalle norme API 682, si possiede uno strumento
analitico di grande aiuto per chi deve effettuare la selezione di tenuta fluidi
trattati nelle raffinerie.
Per quanto riguarda l’industria chimica, nelle molteplici applicazioni nel
campo della depurazione e trattamento acque, nell’industria alimentare e
farmaceutica, il tecnico si trova a dover risolvere problemi di tenuta dove
la difficoltà deriva dalla miscellanea dei prodotti da tenere, dei processi e
dei servizi cui le tenute sono sottoposte.
Di seguito forniamo una traccia dove vengono raggruppate le famiglie di
prodotti con l’indicazione del tipo di Plan API da realizzare. Maggiori dettagli
sulla selezione delle tenute per i prodotti più comuni sono presenti sul
nostro manuale di selezione della tenuta. Quanto segue ha la funzione di
spiegare al meglio la funzione degli schemi di flussaggio più utilizzati.
LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE
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Fig. 14
LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE
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PLAN 01
Circolazione interna dalla man-data della pompa alla tenuta.
PLAN 02
Camera tenuta “dead-end”senza circolazione di fluido diflussaggio; cassa-stoppa concamicia di raffreddamento adacqua e bussola di ristringi-mento, sono richieste solo sespecificato.
Connessioni tappateper una possibile futu-ra circolazione di fluido
PLAN 11
Circolazione dalla mandataattraverso un orifizio alla tenu-ta.
PLAN 12
Circolazione dalla mandataattraverso un filtro e un orifizioalla tenuta.
PLAN 13
Circolazione dalla zona tenutaattraverso un orifizio e ritornoall’aspirazione pompa.
PLAN 21
Circolazione dalla mandataattraverso un orifizio ed unoscambiatore di calore verso latenuta.
PLAN 22
Circolazione dalla mandataattraverso un filtro, un orifizioed uno scambiatore di caloreverso la tenuta.
PLAN 23
Circolazione dalla tenuta conanello pompante attraversouno scambiatore di calore eritorno alla tenuta.
PLAN 31
Circolazione dalla mandataattraverso un ciclone separato-re inviante un fluido pulito allatenuta; mentre il fluido con soli-di ritorna all’aspirazione pompa.
PLAN 32
Invio di fluido pulito da fonteesterna alla tenuta.
QuandospecificatoTI
Quandospecificato
TI
Quandospecificato
TI
Quandospecificato
TI
Dalvendirore Dall’acquirente
PLAN 41
Circolazione dalla mandataattraverso un ciclone separato-re inviante un fluido pulitoattraverso uno scambiatore dicalore alla tenuta; mentre ilfluido con solidi ritorna all’aspi-razione pompa.
QuandospecificatoTI
PLAN 51
Camera “dead-end” di normariempita con metanolo (vedinota 3); normalmente utilizzatacon tenuta ausiliaria (esecuzio-ne con tenuta singola o doppia).
Indicatoredi livello
PI
Tappo
Serbatoio
Sfiato
Tappo diriempimento
PLAN 52
Serbatoio esterno di fluido nonpressurizzato (vedi nota 3)concircolazione forzata; normalmen-te utilizzato con tenute tandem.
Indicatoredi livello
Valvola didrenaggio
Serbatoio
Normalmenteaperta
Tappo diriempimento
Quandospecificato
Quandospecificato
PLAN 53
Serbatoio esterno di fluidopressurizzato (vedi nota 3)concircolazione forzata; normal-mente utilizzato con tenutedoppie.
Indicatoredi livello
Valvola didrenaggio
Serbatoio
Normalmenteaperta
Tappo diriempimento
Quandospecificato
Quandospecificato
FI
PIPS
FI
PIPS
PLAN 54
Circolazione di fluido pulito daun sitema esterno (vedi nota3); normalmente viene utiliz-zato con tenute doppie.
PLAN 61
Connessioni tappate a disposi-zione dell’utilizzatore. La nota3 si applica quando l’utilizzato-re dovrà inviare un fluido(vapore, gas, acqua, ecc.) adun sistema di tenuta ausiliaria(esecuzione singola o doppia).
PLAN 62
Quench da fluido esterno(vapore, gas, acqua, ecc. vedinota 3); normalmente utilizza-to con una bussola di restringi-mento o un sistema di tenutaausiliaria (esecuzione singola odoppia).
Proveniente dafonte esterna
NOTE:
1) Questi plans rappresen-tano i sistemi comunemen-te usati. Altre varianti esistemi sono disponibili edovranno essere specificatidall’acquirente o concordatireciprocamente tra l’acqui-rente ed il venditore
3) L’acquirente dovrà speci-ficare le caratteristiche delfluido, e il venditore specifi-cherà portata, pressione etemperatura richieste.
FI
PI
PS
TI
Scambiatore di calore
Manometro
Termometro
Pressostato
Ciclone separatore
Flussimetro
Filtro a Y
Valvola di regolazione
Valvola di intercettazione
Valvola di non ritorno
Orifizio
PI
LEGENDA SIMBOLI:
Prodotti puliti, innocui, neutri, non infiammabili
Es.: acqua, olio vegetale o minerale, glicole ecc.
Preferire la soluzione singola
interna, Plan API 11 o 01 per
dissipare il calore generato dalle
facce e sfiatare la cassa stoppa da
eventuali sacche d’aria presenti
all’avviamento.
In caso di cassa stoppa conica è
accettabile anche il Plan API 02.
Liquidi che cristallizzano a contatto con l’atmosfera
Es.: solfati, fosfati, soluzioni saline, soluzioni alcaline ecc.
È consigliabile la soluzione
singola, Plan API 11 o 01 per
evitare la formazione di sacche
d’aria in cassa tenuta e per
smaltire il calore generato dalle
facce di strisciamento. L’ausilio
del Plan API 62 effettuato con
acqua o vapore a bassa pressione
(max 0,3 bar g) ha la funzione di lavare la formazione dei cristalli all’interno
delle facce di strisciamento, prevenendo eventuali bloccaggi assiali della
parte rotante (vedi par. il grado di libertà pag. 4).
LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE
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API PLAN 01
API PLAN 11
API PLAN 62
ORIFIZIO
PLAN 61:Le medesime connessioni previste per il plan62 sono tappate a disposizione dell’utilizzatore.
PLAN 62:Consiste nel “lavare” la parte della tenuta acontatto con l’atmosfera con un appropriatofluido, il contenimento di questo fluido avvienemediante una tenuta ausiliaria quali: lip-seal,baderna, bussole flottanti.
Prodotti acidi
Viene normalmente prevista una
soluzione singola interna che se
installata su pompa con cassa
stoppa cilindrica viene asservita
con il Plan API 11/61 o 01/61.
In caso di cassa stoppa conica
prevedere il Plan API 02/61.
L’utilizzo di tenuta esterna è particolarmente diffuso, in
questo caso è bene prevedere un’opportuna protezione
da eventuali proiezioni di perdite di fluido.
Liquidi molto caldi
Es.: idrocarburi pesanti su fondocolonna, oli diatermici
Temperature oltre i 200°C e fino a
400°C sono tipiche applicazioni di
raffineria o su pompe per olio
diatermico.
E’ bene capire quale temperatura è
presente in zona tenuta visto che
in alcune pompe opportunamente
progettate per questi servizi, la
temperatura viene drasticamente
abbattuta.
In funzione della temperatura in cassa tenuta variano il tipo di tenuta ed i
materiali che la compongono. In questi casi normalmente si prevede una
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API PLAN 02/62
API PLAN 02
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soluzione singola interna, Plan API 02 con l’accorgimento di sfiatare
all’avviamento la cassa stoppa per evitare il funzionamento a secco causato
da sacche d’aria inevitabilmente presenti al primo avviamento. L’ausilio di
un Plan API 62 effettuato con vapore a bassa pressione aiuta ad abbassare
la temperatura in zona t enuta e “lava” le perdite fisiologiche che
sedimentando bloccherebbero in grado di libertà delle tenute meccaniche.
In modo più specifico si rimanda alla normativa API 682 quale strumento
analitico di questi servizi.
Prodotti in soluzione acquosa che tendono asolidificare/sedimentare
Es.: calce, fanghi, pasta da carta, slurry ecc.
Preferire la soluzione singola
interna, Plan API 32, che
prevede flussaggio da fonte
esterna con acqua o liquido
compatibile col processo a
pressione maggiore di quella
presente in cassa-tenuta,
consente di evitare che il
prodotto solidifichi attorno alle
facce di strisciamento. Una
“bussola di fondo” montata sulla cassa stoppa con un gioco calcolato in
funzione della portata, fa sì che in cassa tenuta si crei una zona in cui il
liquido di flussaggio funge da tampone al liquido di processo.
Una valida alternativa, se la presenza di solidi non è elevata, è l’applicazione
della tenuta in una cassa stoppa conica con un Plan API 02/62. Il quench
di acqua garantisce un buon lavaggio delle “perdite fisiologiche” ma anche
il raffreddamento delle facce di tenuta.
API PLAN 32
FI
PI
Liquidi tossici, velenosi o molto viscosi
Es.: vernici a base solvente, inchiostri, creme, collanti, paste, lattici vari.
È consigliabile la soluzione doppia contrapposta, Plan
API 53. In caso di perdite, è il liquido ausiliario che
trafila nel processo o in atmosfera, ciò può essere
monitorato con opportuna strumentazione. Tra le
facce lato prodotto è presente il liquido ausiliario e
non quello di processo.
Prodotti molto abrasivi
Es.: acqua con sabbia, fanghi vari, ecc.
Prevedere la soluzione doppia,
Plan API 54 per avere un
liquido pulito tra le facce. Con
questi servizi le prestazioni
vengono ottimizzate da una
configurazione “stazionaria”
con prodotto all’esterno delle
facce di strisciamento.
LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE
24
ALF
ALF
AA
API PLAN 53
TI
PI
Pressione nel serbatoio > di1 bar della pressione in
cassa tenuta
API PLAN 54
FI
PI
Un’alternativa meno diffusa, è il
Plan API 31, dove il liquido
pompato viene fatto passare
attraverso un ciclone separatore
per separare le parti più pesanti
dal processo ed inviare liquido
chiarificato alla tenuta.
Prodotti infiammabili
Es.: idrocarburi, solventi ecc.
Consigliabile la soluzione doppia in tandem, Plan
API 52 Con un serbatoio esterno, equipaggiato con i
dovuti allarmi di livello e/o di pressione, è possibile
evitare emissioni in atmosfera e si garantisce un
appropriato film liquido della tenuta lato prodotto.
In modo più specifico si rimanda alla normativa API
682 quale strumento analitico di questi servizi.
LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE
25
ALF
ALF
AA
API PLAN 52
TI
PI
Pressione nel serbatoio < di1 bar della pressione in
cassa tenuta
API PLAN 31
Acqua calda
Es.: pompe alimento caldaia, recupero condensato ecc.
Contrariamente alle apparenze, può essere molto difficile realizzare un
efficace sistema di tenuta sull’acqua calda. La viscosità e quindi la capacita’
di lubrificare diminuisce con l’aumentare della temperatura. Sopra i 90°C
le facce di tenuta potrebbero trovarsi a lavorare senza film liquido o in fase
di attrito misto, con conseguente usura precoce. Il metodo più diffuso per
evitare quanto esposto è l’utilizzo di una soluzione singola interna e Plan
API 23.
L’acqua calda viene
raffreddata facendola
circolare attraverso uno
scambiatore di calore
mediante un dispositivo di
pompaggio previsto con la
tenuta. Se il sistema viene
calcolato in modo
opportuno, si viene a creare
una sorta di circuito chiuso
in cassa tenuta e la temperatura dell’acqua si stabilizza temperature
inferiori a 90 °C.
E’ disponibile un modello da utilizzare per individuare i parametri
necessari per la selezione
LLAA SSEELLEEZZIIOONNEELLAA SSEELLEEZZIIOONNEE
26
ALF
ALF
AA
API PLAN 23
Scambiatoredi calore
LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE
LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE
29
ALF
ALF
AA
Tenute a molla singola elicoidale
È la soluzione più comune ed elementare, quindi
più economica, vista l’essenzialità che caratterizza
questa tipologia di tenuta.
Una molla conica interferisce con l’albero che deve
essere previsto di appoggio per la molla stessa.
Tale molla viene portata in rotazione e trascina
l’anello rotante mediante un apposito innesto.
Vantaggi: economicità, accetta elevati errori di
installazione, mantiene la sua efficacia in caso di
prodotti sporchi o viscosi.
Svantaggi: ha un solo senso di rotazione, necessita una battuta
sull’albero, non è adatta per liquidi che tendono ad incollare le facce.
Modelli Fluiten: SA - SC - SPBA
Tenute bidirezionali
Sono le più utilizzate per la loro versatilità. Un corpo
tenuta viene fissato e portato in rotazione dall’albero
rotante o dalla camicia, mediante dei grani filettati;
tre innesti molto robusti trascinano l’anello rotante.
Vantaggi: economicità, costruzione robusta in grado
di tollerare incollaggi della facce, vibrazioni,
cavitazioni e disallineamenti.
Svantaggi: l’installazione richiede una buona
manualità e la cura delle parti metalliche su cui la
tenuta viene installata. Le versioni bilanciate richiedono una lavorazione
più attenta della camicia d’albero.
Modelli Fluiten: US3A - UM3A - N3X - BS3A - BM3A - BL3X
Tenute con la molla protetta
Un corpo tenuta, su cui lavora la guarnizione dell’anello
rotante, viene fissato su albero (o camicia) mediante
grani filettati e portato in rotazione; due o tre innesti
molto robusti portano in rotazione l’anello rotante.
Vantaggi: soluzione adatta per liquidi con solidi in
sospensione o viscosi, la camicia incorporata nel corpo
tenuta la rende bilanciata senza richiedere il
tradizionale gradino sulla camicia d’albero della pompa.
Svantaggi: costo superiore alle tenute tradizionali, non utilizzabile quale
configurazione doppia contrapposta.
Modelli Fluiten: TBA - TZKA
Tenute esterne
Tenute studiate per lavorare con il prodotto all’interno
delle facce, l’elemento “dinamico” è un o-ring ed un
corpo con molle e spine trascina un anello rotante,
normalmente in carburo di silicio o in PTFE caricato.
L’anello stazionario deve essere bloccato assialmente
per evitare che la pressione del liquido da tenere lo
spinga fuori dalla sua sede.
Vantaggi: adatte a lavorare con prodotti aggressivi,
non ci sono parti metalliche in contatto con il prodotto
da tenere (nella tenuta EF1C solo hastelloy o titanio). Semplici nella
costruzione e nel montaggio sulla macchina.
Svantaggi: il bloccaggio assiale dell’anello stazionario richiede una preparazione
della macchina più accurata rispetto ad una tenuta “interna”, i liquidi sporchi
possono penetrare all’interno delle facce, causandone il bloccaggio assiale.
Modelli Fluiten: EV - EFC - EF1C
LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE
30
ALF
ALF
AA
LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE
31
ALF
ALF
AA
Tenuta a soffietto di P.T.F.E.
E’ una soluzione esterna dove, in contatto con il
prodotto, c’è un soffietto in P.T.F.E. Tale soffietto è
trascinato da una ghiera divisa in due metà, anziché
dai tradizionali grani di bloccaggio; tali grani,
potrebbero infatti non addirsi ad alberi in materiale
plastico.
Vantaggi: molto indicata in presenza di liquidi corrosivi, semplice nella
costruzione non ci sono guarnizioni che possono essere aggredite o causare
bloccaggi.
Svantaggi: se si strappa il soffietto si ha la totale fuoriuscita del liquido da
tenere. I liquidi restano instrappolati all’interno del soffietto causandone il
bloccaggio assiale.
Modelli Fluiten: ES
Tenuta a soffietto elastomerico
Un soffietto elastomerico rotante alloggia un inserto,
che è la faccia di strisciamento, ed una molla che
determina il carico meccanico.
Vantaggi: tenuta molto economica, l’assenza di o-ring
sull’albero, sostituiti dal soffietto, rendono questa
soluzione adatta a lavorare anche con liquidi che
tendono a cristallizzare o solidificare in contatto con l’atmosfera, evitando
il rischio di bloccaggio assiale.
Svantaggi: adatta per servizi leggeri, in caso di rottura del soffietto si
avrebbe la perdita totale del liquido da tenere.
Modelli Fluiten: PC4A
Tenute a soffietto metallico
Un soffietto metallico (saldato o corrugato) è
l’elemento che determina il carico meccanico della
tenuta, ma anche l’elemento di tenuta “dinamico”. La
guarnizione tra il soffietto e la camicia o l’albero è
assolutamente statica.
Vantaggi: l’assenza della guarnizione dinamica
rende la tenuta a soffietto metallico adatta a lavorare
con fluidi molto caldi e con liquidi che cristallizzano o
solidificano in contatto con l’atmosfera, evitando
anche il fenomeno di “fretting” sull’albero. E’ una
soluzione che prevista con guarnizioni in Grafoil (TSHA) si presta per
applicazioni ad altissime e bassissime temperature.
Svantaggi: più costosa delle soluzioni tradizionali, non è in grado di
tollerare disallineamenti tra l’albero e la parte fissa della macchina. Non è
ricondizionabile in caso di rottura del soffietto.
Modelli Fluiten: TSMA - TSHA
Tenute a cartuccia
Sono tenute di tipo tradizionale, premontate
con una flangia ed una camicia d’albero per
facilitare le operazioni di montaggio sulla
macchina. Le caratteristiche possono variare in
funzione della costruzione: tenuta stazionaria o
rotante, molle multiple o singola, bilanciata o
non bilanciata, cartuccia singola o doppia. Le
cartucce Fluiten serie “C” sono uniche nel loro
genere per l’ampiezza di verisoni disponibili per
pompe, agitatori ed altre macchine con albero
rotante.
LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE
32
ALF
ALF
AA
Vantaggi: adattabilità a molte macchine, facilità di montaggio, versatilità,
anelli di tenuta monolitici, tenuta bilanciata, prezzi molto competitivi.
Svantaggi: costo iniziale superiore alle tenute tradizionali (solo
componenti).
Modelli Fluiten: C2K - C2KC - C2S - C2SQ - C2D - C2DQ - Serie 3 e 4
Tenute stazionaria
Il più delle volte sono soluzioni ingegnerizzate
per applicazioni particolari, le molle non
ruotano con l’albero e sono esterne al prodotto
pompato. Per questo le tenute stazionarie sono
adatte alle alte velocità di rotazione, ma anche
a lavorare con liquidi molto sporchi e viscosi o
addirittura lattici, se previste in una
configurazione doppia pressurizzata. La
costruzione di questa tipologia di tenuta è normalmente più robusta
rispetto alle soluzioni tradizionali e quindi idonea per “high duty”.
Vantaggi: “High duty solution”
Svantaggi: costo superiore alle tenute tradizionali. Le dimensioni
d’ingombro richiedono spazi di alloggiamento superiori alle tenute di tipo
tradizionali.
Modelli Fluiten: TC
Per maggiori informazioni richiedeteci i cataloghi specifici.
LLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEELLEE TTIIPPOOLLOOGGIIEE
33
ALF
ALF
AA
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
37A
LFA
LFAA
Materiali dei piani di tenuta
Quando due superfici si muovono una contro l’altra a certe velocità e
pressioni, è importante che queste siano opportunamente lubrificate e
raffreddate. A tal fine, è determinante che le superfici abbiano una finitura
superficiale atta a facilitare la formazione e la stabilità di un film liquido,
nel caso delle tenute meccaniche, le superfici da lubrificare sono l’anello
rotante e quello stazionario che sono opportunamente “lappati”.
La scelta dei materiali delle facce di tenuta, è molto importante per
garantire la resistenza all’usura, la buona dissipazione del calore generato
ma anche la capacita’ di mantenere la planarita’ durante l’esercizio affinché
sia garantita la formazione e la stabilità del film liquido. La gran parte delle
tenute meccaniche viene prevista con una delle due facce in grafite, l’altra
in acciaio ad elevata durezza, carburo di silicio, di tungsteno od in
ceramica. Con uno di questi accoppiamenti, dopo qualche minuto di
funzionamento le due facce tendono a “sposarsi “ perfettamente una
sull’altra.
Se il liquido da tenere è molto abrasivo, si può ricorrere ad un
accoppiamento tra due superfici di materiale molto duro quale il carburo di
silicio o di tungsteno, con il rischio però che un seppur breve
funzionamento “a secco” danneggi permanentemente la tenuta stessa.
Grafiti
Grazie alle sue proprietà autolubrificanti, la Grafite è il materiale principale
utilizzato nelle tenute meccaniche come faccia strisciante. Essa viene
realizzata partendo da polveri di carbone e Grafite mescolate insieme, unite
quindi con leganti (resine) e poi introdotte in forno a 1000ºC. A queste
temperature si formano gas con conseguenti formazioni di microporosità
che se non venissero impregnate con resine o metalli (Antimonio, Bronzo,
ecc.) porterebbero al trafilamento del liquido di tenuta.
I tipi di Grafite principalmente in uso sono tre:
Grafite impregnata Resine (utilizzata negli impieghi chimici).
Grafite impregnata metalli (usata soprattutto per aumentare la
resistenza meccanica in particolare con acqua calda)
Elettrografite (il composto iniziale viene portato a 2500º. Viene usata per
alte temperature e per maggiore resistenza agli aggressivi chimici).
La Grafite ha la capacità di assestarsi rapidamente alla sua controfaccia
anche in presenza di disallineamenti. Non vi sono controindicazioni per le
controfacce contro le quali la Grafite può funzionare.
PTFE
Il PTFE come faccia di strisciamento sarebbe un buon sostituto alla Grafite
in quanto anch'esso ha buone proprietà lubrificanti, ma purtroppo ha una
bassa resistenza meccanica, tant'è che per aumentarne le proprietà
meccaniche si ricorre al "caricamento", con vetro generalmente. Il PTFE
è praticamente inerte a tutti gli aggressivi chimici e combinato con una
controfaccia in Ceramica o Carburo di Silicio offre un' ottima combinazione
di facce resistenti ai prodotti chimici. Da non usare contro Stelliti, Acciaio
al Cromo.
Stellite
La Stellite è una lega a base di Cobalto, Cromo e Tungsteno che
conferiscono un'elevata durezza superficiale quando viene depositata su
Acciai tradizionali, come l'AISI 316, usati come faccia di strisciamento.
Infatti è su di questi acciai che viene depositata la lega con un
procedimento simile a quello della saldatura.
Acciaio al cromo
Sono acciai fusi con alto contenuto di Cromo che uniscono alle
caratteristiche di elevata durezza una buona resistenza alla corrosione.
Rispetto alle Stelliti hanno il vantaggio di essere più omogenei, in quanto
materiale integrale, le dilatazioni termiche non causano quindi disordine
delle superfici lappate. Sono generalmente accoppiati a grafiti.
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
38
ALF
ALF
AA
Ceramica
Chimicamente si tratta di Ossido di Alluminio e viene ottenuta mediante
sinterizzazione di polveri, in stampi, per poi essere lavorati con rettifiche.
Viene realizzata in diversi gradi che definiscono la presenza percentuale di
Ossido d'Alluminio. Il grado ad alta resistenza chimica è il tipo al 99,7% di
Al2O3, normalmente usato per le nostre tenute. Le ceramiche hanno una
notevole durezza superficiale (resistenza all'abrasione) e un'eccelente
resistenza alla corrosione. Scarsa la resistenza agli urti e agli shock termici.
Generalmente viene usata con controfacce in Grafite impregnata Resine o
PTFE caricato vetro.
Carburo di tungsteno
Materiale che vanta elevate caratteristiche meccaniche, notevole è la sua
resistenza all'abrasione, la sua stabilità termica e la capacità di lavorare in
condizioni (seppur limitate) di scarsa lubrificazione o di condizioni limite di
lubrificazione. Il Carburo di Tungsteno consiste in particelle di Carburo
legate tra loro da metallo duttile (Cobalto o Nickel). Molto sinteticamente,
si può dire che esso viene ottenuto mediante procedimento di
sinterizzazione sottovuoto. La lega che si ottiene, non presenta porosità,
ma deve essere lavorata di rettifica a causa dell'alto ritiro durante il
raffreddamento. Il tipo di legante utilizzato definisce la resistenza chimica
del Carburo. Il Carburo di Tungsteno legato Nickel è quello più usato, ed
ha maggior resistenza agli agenti chimici e alle soluzioni acquose; mentre
quello legato Cobalto è meccanicamente più resistente. La combinazione
tipica delle facce Carburo di Tungsteno è contro Grafite impregnata Resine
o Antimonio, in presenza di liquidi abrasivi il Carburo di Tungsteno può
ruotare contro se stesso o contro Carburo di Silicio.
Carburo di silicio
Viene ottenuto mediante sinterizzazione e pressatura da polveri di Carburo
e Silicio formatesi dopo la reazione avvenuta tra Silice e coke oltre i
2000°C. Occorre fare attenzione nel selezionare il Carburo di Silicio, in
quanto ne esistono a tutt'oggi due tipi differenti in commercio:
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
39A
LFA
LFAA
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
40
ALF
ALF
AA
Sintered alpha (SiC)
Non contiene silice libera ed ha la più alta resistenza chimica. Può essere
usato i presenza di soluzioni caustiche e acidi ossidanti.
Le proprietà frizionali sono più scarse rispetto al "reaction bonded".
Reaction bonded (SiSiC)
Contiene Silicio libero; le caratteristiche frizionali sono le migliori fra tutti i
materiali duri. Con alcali è meglio evitare l'uso del SiSiC e orientarsi verso
il SiC-Sintered Alpha o il Carburo di Tungsteno.
Il Carburo di Silicio viene generalmente usato contro Grafite impregnata
Resine o all'Antimonio (servizi ad alta temperatura) con liquidi abrasivi il
Carburo di Silicio può essere accoppiato con sé stesso.
MATERIALE Formacostruttiva
CodiceFluiten
METALLIAcciaio AISI 316 + stellite Integrale SAcciaio al cromo-molibdeno Integrale Y1
CARBURICarburo di silicio infiltrato Integrale U41Carburo di silicio infiltrato Insertato U42Carburo di silicio sinterizzato Integrale U31Carburo di silicio sinterizzato Insertato U32Carburo di tungsteno al nichel Integrale K21Carburo di tungsteno al nichel Insertato K22
OSSIDI METALLICICeramica Integrale C
GRAFITIGrafite impregnata antimonio Integrale Z11Grafite impregnata antimonio Insertato Z12Grafite impregnata resina Integrale Z31Grafite impregnata resina Insertato Z32Grafite impregnata resina per funzionamento a secco Integrale ZD71Grafite impregnata resina per funzionamento a secco Insertato ZD72Grafite impr. resina per funz. a secco certificata F.D.A. Integrale ZD51Grafite per impiego alimentare certificata F.D.A. Integrale Z51Grafite per impiego alimentare certificata F.D.A. Insertato Z52
NON METALLIPTFE + vetro Integrale T1PTFE + vetro Integrale T11PTFE + vetro Insertato T12
TAB. I - Tabella codici FLUITEN dei piani di tenuta
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
41A
LFA
LFAA
TAB. II - Caratteristiche dei piani di tenuta
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II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
42
ALF
ALF
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TAB. III - Proprietà fisiche e meccaniche dei piani di tenutaM
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43A
LFA
LFAA
Materiali delle tenute secondarie
Le guarnizioni devono essere selezionate in relazione al prodotto e alla
temperatura; queste hanno una funzione fondamentale per il buon
funzionamento della tenuta. L’aumento di volume o l’indurimento causato
dalla non compatibilità della guarnizione con il prodotto da tenere, causano
inevitabili malfunzionamenti alla tenuta meccanica.
Gli elastomeri
La memoria elastica di cui godono gli elastomeri facilita il buon
funzionamento della tenuta meccanica per i seguenti motivi:
Si tollerano irregolarità di lavorazione e valori di rugosità ottenibili più
facilmente sulle superfici di lavoro.
Si tollerano disallineamenti di un certo valore tra parte fissa e parte
rotante.
Si tollerano vibrazioni dell'albero dovuti al gioco dei cuscinetti.
Notevole la facilità di montaggio in qualsiasi tipo di sede e anche su alberi
con chiavetta o dove sono presenti spigoli.
Il costo di queste guarnizioni è molto competitivo, a parte le mescole in
Perfluoroelastomero (Kalrez).
Gomma Nitrilica
Composto: Polimero di acrilonitrile e butadiene.
Campo di temperatura: -40 a 100°C (120° max per breve tempo).
Reperibilità: Facile, in tutte le corde sia metriche che in pollici.
Compatibilità:Ottima con gli olii minerali.
Buona con acqua, grassi, idrocarburi alifatici.
Scadente con acidi concentrati, idrocarburi aromatici (alogenati), chetoni.
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
44
ALF
ALF
AA
Fluoroelastomero
Composto: Polimero di fluoruro di vinilidene, esafluoruro di propilene e
tetrafluoroetilene.
Campo di temperatura: -20 a 200°C
Reperibilità: Facile, in tutte le corde sia metriche che in pollici
Compatibilità: Ottima con gli olii minerali e idrocarburi.
Buona la resistenza a molti acidi (per cui l'uso del Viton è molto diffuso).
Scarsa la resistenza con l'acqua calda.
Scadente con alcali concentrati e chetoni.
Etilene Propilene
Composto: Co-polimero di etilene e propilene
Campo di temperatura: -55 a 150°C
Reperibilità: Facile, in tutte le corde sia metriche che in pollici.
Compatibilità: Ottima con acqua calda, vapore, acidi, alcools, alkali,
chetoni, fluidi idraulici.
Scadente coi fluidi e grassi a base di petrolio, con i quali ha tendenza a
rigonfiarsi.
Perfluoroelastomeri
Campo di temperatura: -12 a 260°C (315°C)
Reperibilità: Scarsa
Compatibilità: I perfluoroelastomeri combinano l'elevata resistenza alla
temperatura e all'aggressione chimica tipica del PTFE con l'elasticità tipica
degli elastomeri.
SiliconeCampo di temperatura: -115° a 232°C
NeopreneCampo di temperatura: -20° a 90°C (usato con Freon)
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
45A
LFA
LFAA
AflasCampo di temperatura: -10° a 200°C
I non elastomeri
A volte i limiti di temperatura o l'aggressività chimica di certi prodotti
obbliga la scelta di guarnizioni in PTFE o addirittura di grafiti in grado di
raggiungere anche 500°C. Queste guarnizioni richiedono i seguenti
accorgimenti:
Rugosità delle superfici di lavoro molto accurate (Ra 0,8 - 0,2).
Non si tollerano disallineamenti tra parte rotante e parte fissa.
Il montaggio è previsto solo su sedi di un certo tipo e dove non sono
presenti ostacoli per raggiungere la zona di tenuta.
La grafite deve lavorare sotto forma di cuneo pressata in maniera
assolutamente statica.
PTFE (Politetrafluoroetilene)
Campo di temperatura: -180° a 250°C
Reperibilità: Facile in diverse forme (lastre, tondi, tubi), da lavorare a
misura.
Compatibilità: E' universalmente riconosciuta la sua resistenza a qualsiasi
aggressione chimica. Tuttavia trattasi di una plastica, è poco resiliente e
non ha alcuna memoria elastica. A 260° ammorbidisce decomponendosi o
ritirandosi. Ha scarsa tolleranza alle variazioni di temperatura. Per
aumentarne l'elasticità, FLUITEN ha realizzato una guarnizione con “anima
metallica” di AISI 316, che oltre a fornire il PTFE di una certa elasticità
garantisce il raggiungimento dei valori temperatura tipici del PTFE. Il
FLUIGAM viene generalmente usato come guarnizione dell'anello rotante.
Sempre con lo scopo di aumentare l'elasticità, possono essere usati degli
elastomeri avvolti da foglio di PTFE; ciò protegge contro l'aggressione
chimica, ma il valore max di temperatura è dato dal tipo di elastomero
inserito.
FEP (Fluoruro di Etilene Propilene)
Il FEP è un recente sviluppo nella tecnologia delle guarnizioni ad O-Ring.
Esso ha caratteristiche simili al PTFE (nei confronti del quale è però più
poroso) ed è costituito da un'anima di Viton o Silicone incapsulato in una
pellicola di FEP (visivamente non vi sono segni di giunture). Lo scopo
nell'utilizzo del FEP è sempre quello di avere una maggior elasticità
ottenendo una resistenza all'aggressione chimica. E' reperibile una certa
difficoltà e solo nelle corde in pollici. I valori estremi di temperatura sono
quelli dell'elastomero inserito.
Grafoil o amiantiti
Quando si debbono sopportare temperature oltre i 300°C, si ricorre all'uso
di grafiti pressate (le amiantiti sono state ormai abbandonate a causa dei
loro danni alla salute). Esse non sono elastiche e meccanicamente deboli
e devono essere accuratamente progettate e montate per essere certi che
garantiscono la tenuta, specie se in funzione dinamica. Un'alternativa può
essere l'uso di una tenuta a soffietto metallico che consente l'installazione
senza la tenuta "dinamica" lungo l'albero.
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
46
ALF
ALF
AA
MATERIALE CodiceFluiten
ELASTOMERIEtilene propilene DGomma al silicone OGomma al silicone rivestito FEP O2Gomma Nitrile GNeoprene NPerfluoroelastomero G711Tetrafluoroetilene e propilene - Aflas G4Viton VViton rivestito FEP V2
NON ELASTOMERIASBESTOS FREE universale AGrafoil G5PTFE TPTFE + molla in AISI 316 T3
TAB. IV - Tabella codici FLUITEN tenute secondarie.
Parti metalliche
Le parti metalliche che compongono gli altri elementi, sono normalmente
in acciaio inossidabile (AISI 316); quando i prodotti sono aggressivi
chimicamente si possono usare leghe speciali quali l’Hastelloy, il titanio, il
monel o altre ancora, suggerite dall’utente che conosce intimamente le
caratteristiche del prodotto da tenere e quindi i materiali adottabili.
II MMAATTEERRIIAALLIIII MMAATTEERRIIAALLII
47A
LFA
LFAA
MATERIALE CodiceFluiten
Acciaio AISI 304 QAcciaio AISI 316 EAcciaio AISI 904L E1Acciaio Duplex (SAF 2205) E3Acciaio Duplex (SAF 2507) E9Hastelloy B2 HHastelloy B3 H3Hastelloy C22 I2Hastelloy C276 IInconel 718 I3Monel 400 MPVDF T5Titanio LHast. C (Soffietto) + Carpenter 20 xEAM350 (Soffietto) + AISI 316 xGHast. C (Soffietto) + Hast. C xHHast. C (Soffietto) + AISI 316 xIAM350 (Soffietto) + AISI 316 + Carpenter 42 xKInconel 718 HT (Soffietto) + Carpenter 42 + AISI 316 xLCarpenter 20 (Soffietto) + Carpenter 20 xZ
TAB. V - Tabella codici FLUITEN parti metalliche
FLUITEN ITALIA S.p.a.20016 PERO (MI) - Via L. Da Vinci,14 - Tel. +39 02.33.94.03.1 ra - Fax. +39 02.35.38.641
www.fluiten.it - E-mail: [email protected]
SEM
001
ITA
-
R
ev.
05/0
8