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7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Fallas en Sellos
Mecánicos.
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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, opresencia 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
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Falla de un sello mecánico
Diseño
Sello Bomba
Sistema Auxiliar
Planes de Inyección y
Lavado
Instalación Sello
Bomba
Operación Bomba Sistema Auxiliar
Planes de Inyección y
Lavado
El Rendimiento de un sellomecánico se ve afectado por:
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Tipo de Sello Empuje/Fuelle
Arreglo del Sello Sencillo/Doble
Interno/Externo
Presurizado/No-presurizado
Arreglo de Planes de Inyección yLavado
Enfriamiento/Limpieza/
Aislamiento
Relación de Balanceo Calor
Fugas Vida
Materiales Cara Rotativa
Cara Estacionaria
Piezas Adaptativas
Falla de un sello mecánico
Diseño del Sello
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Tipo de Bomba En Voladizo
Entre Rodamientos
Diseño de la Caja deSellado
Diámetro
Profundidad
Conexiones para Planes API
Diseño del Eje Diámetro
Deflexión
Diseño de Cojinetes Anti ficción
De Bolas
De contacto angular
Condiciones deOperación
Temperatura
Presión Diferencial Presión de Trabajo
Parámetros Hidráulicos Punto de Máxima Eficiencia
NPSHA adecuado
Falla de un sello mecánico
Diseño de la Bomba
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Falla de un sello mecánico
Operación - 42%
Equipo - 26%
Diseño del Sistema - 24%
Diseño del Sello/Aplicación - 8%
Causas de la falla
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Análisis de falla
El termino falla se usa para describir aquellasituación en que un producto deja de ofrecer
satisfactoriamente el rendimiento esperado.Las fallas pueden ocurrir después de ciclosde duración perfectamente satisfactorios.
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Análisis de falla
El análisis de fallas no es una ciencia directa y exacta . Noobstante, sigue un enfoque sistemático de las técnicas deresolución 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.
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Análisis de Falla
Un método sistemático basado en el análisis(investigación) y corrección (diagnóstico ysolución) del rendimiento de los sellosmecánicos, provee el medio de lograr unaduración mas prolongada en servicio y unareducción de costos.
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Análisis de falla
Identificación del problema:
El primer paso es identificar el problema o problemas queresulten 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 experienciaanterior, la información acumulada por los fabricantes delos equipos y las consultas con el representante de ventadel sello, son valiosos en la formulación de una lista desoluciones posibles.
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Análisis de falla
Escoger una solución apropiada y tomar medidascorrectivas.
La selección de la mejor solución posible requerirá unanálisis del costo, accesorios que pueden obtenerse y elanálisis de los beneficios económicos futuros.
Efectuar seguimiento a la solución implementada.
Hacer una revisión al cabo de un intervalo de tiempoconveniente para confirmar el éxito de de la soluciónimplementada.
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Análisis de Falla
Investigación
Observar la falla
Validar el problema
Ajustes y verificaciones Diagnóstico
Tipo de falla
Causas de la falla
Solución
Recomendaciones
Medidas correctivas
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Análisis de falla
Modo de Falla Criterio, 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
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Análisis de falla
Criterio de Falla Característica del producto (concentración VOC),
nivel de alarma de presión, visible. Condiciones de operación
Estáticas, dinámicas, estáticas y dinámicas
Donde ocurrió la falla En los componentes del sello, por debajo de la
camisa, por las empacaduras y accesorios
Momento de la falla Condiciones operacionales, paradas, arranques
Investigación
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Análisis de falla
Condiciones del Equipo Modificaciones, vibración, esfuerzo en las tuberías
y velocidad del eje
Otras condiciones mecánicas Tuberías, fundaciones, equipo conductor
Proceso Fluido, condiciones de operación, contaminantes
Operación del equipo Ciclos de operación, procedimiento, sistemas de
control, paradas, arranques
Investigación
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Análisis de falla
Ruidos (Chillidos, golpeteos) Continuo, periódico, polvo de carbón
Temperatura del fluido en la caja de sellado
Características de la fuga Continuamente, en las paradas, intermitentes
Cambios en la vida del sello Gradual, errático, intermitente
Momento 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
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Análisis de falla
Sistema de inyección al Sello Fallas en el sistema, daños, Alineación
Sistema de líquido de barrera Desechos, ruta de tuberías, daños, contaminación
Control de presión del líquido de barrera
Condiciones del Equipo Mecánico Descentramiento, ajustes, balanceo, desgaste
Condiciones Generales del Proceso Esfuerzo en las tuberías, fallas en el sistema,
insuficiencia en el caudal
Investigación
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Análisis de falla
Procedimiento General Tomar apuntes, almacenar evidencias,
procedimientos de descontaminación
Desensamble y desarme del equipo Características de la fuga, Posicionamiento del sello,fallas, atascamiento, desgaste, piezas faltantes
Inspección de las caras Evidencias de contacto, localización y tipo de daño
Sello Secundario Manejo de las piezas, ataque químico, choques
térmicos, desgaste, presión
Herraje del sello Desgaste, piezas rotas, grietas, erosión, corrosión
Investigación
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Análisis de falla
Caras del Sello Características del contacto, grietas de calor, desgaste,
ampollamiento
Anillo Primario Fractura, erosión, fallas, ataque químico
Elemento Sellante Secundario Manejo y almacenaje, extrusión, desgaste, ataque químico
Herraje del Sello Abrasión, corrosión, arrastre del sello
Fuelle Metálico
Fatiga, grietas por esfuerzos corrosivos, distorsión del fuelle
DiagnósticoTipo de falla
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Análisis de falla
La Falla puede sobrevenir debido a tres
factores básicos: Químicos
Mecánicos
Térmicos
Causas de fallaDiagnóstico
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Análisis de Fallas
Ataque químico generalizado
Desgaste por corrosión y fricción (“fretting”)
Ataque químico en O’rings
Lixiviación
Factores Químicos
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Ataque químico generalizado Síntomas
– 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
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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 sólopodrán ser detectadas con un dispositivo de prueba defugas.Los fuelles de AM-350 son susceptibles a agrietamientospor esfuerzos y corrosión en ambientes donde haypresencia de cloruros. El Inconel 718 sufrirá deagrietamientos en presencia de sulfuros. Es importantenotificarle al fabricante de sellos sobre la presencia deestos compuestos en el fluido de trabajo.
Análisis de Fallas
Factores Químicos
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Corrosión y Erosión en fuelles de metal
Análisis de Falla
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Corrosión Selectiva en fuelles de metal
Análisis de Falla
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Desgaste por corrosión y fricción
Síntomas – Camisa o eje directamente debajo del sellante
secundario corroído y averiado. Esta superficieaparecerá picada o brillante y pulida encomparación con el acabado general del restodel eje o camisa.
Causas – Vibrocorrosión interfacial debido a un
movimiento de vaivén continuo de los sellantessecundarios sobre la camisa o eje.
Factores Químicos
Análisis de Fallas
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Desgaste por corrosión y fricción
Acciones a tomar – Verificar que el descentramiento del eje,
deflexión del eje y juego terminal axial en elequipo sean menores a 0.003” (0.076mm)
– Aplicar revestimientos protectores de Estelita,Oxido de Aluminio u Oxido de Cromo debajode la parte por donde deslizan los sellantessecundarios.
– Cambiar anillos en V, anillos ahusados yanillos de cuña por anillos elastoméricos(o-rings)
Factores Químicos
Análisis de Fallas
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Análisis de Fallas
Desgaste por Fricción Severo
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Ataque químico en O´rings
Síntomas – Anillos hinchados o con ajuste permanente
que evita el movimiento axial de la caradeslizante
– Anillos endurecidos en la superficie, con
ampollas o burbujas – Presentan el aspecto de haberse carcomido o
de estarse descomponiendo en sucomposición
Factores Químicos
Análisis de Fallas
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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
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Análisis de falla
Síntomas.
Presencia de Ampolladuras.
Endurecimiento del elastómero.
Cambio del diámetro de la sección transversal.
Causas
Incompatibilidad del material con el producto bombeado. Acción a tomar.
Análisis químico del fluido.
Revisión de los materiales utilizados
Ataque químico en los elastómeros
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El ataque químico se identifica cuando se presentan zonas delelastómero más blandas o más duras de lo normal, zonas dondeha cambiado el diámetro de la sección transversal, se hanformado ampollas o simplemente presentan una aparienciadeteriorada.El elastómero usado no es químicamente compatible con elproducto bombeado en el rango de temperatura utilizado.
Disminución delDiámetro de la sección
transversal
Degradación de laSuperficie”Piel de Naranja"
Análisis de Fallas
Ataque químico en los Elastómeros
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Ataque Químico en los Elastómeros
Ataque químico en un O’ring
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Ataque Químico en los Elastómeros
Hinchazón del O’ring de Kalrez
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Ataque Químico en los Elastómeros
O’ring Dañado, Hinchado
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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
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Lixiviación Causas
– Es causado por el ataque químico quedestruye el aglutinante en Carburos ymateriales Cerámicos o el relleno(impregnación) en los Carbones Grafitados
Acción a tomar – Usar Oxido de Aluminio de alta pureza en
aplicaciones cáusticas o hidrocloricas. – Cambiar el Carburo de Tungsteno ligado con
Cobalto a Niquel cuando se tenga presencia
de agua y otras sustancias químicas suaves
Factores Químicos
Análisis de Fallas
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Análisis de falla
Carburo de Silicio atacado químicamente
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Análisis de falla
Distorsión de las Caras
Deflección de las Caras
Daños en los elementos sellante secundario
Erosión
Abrasión
Factores Mecánicos
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Analisis de falla
Síntomas.
Fuga Excesiva
Distorsión en la superficie
Causas
Inadecuados procedimientos de:
Ensamble
Enfriamiento
Centramiento de la brida
Acción a tomar Corregir:
Procedimientos de ensamble
Distribución del flujo
Rediseñar la brida
Distorsión en las caras
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Posible daño por contacto con el eje.
Análisis de falla
Contacto excéntrico en la caraDistorsión en las caras
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Contacto total a lo largo de los 360° de lasuperficie con una sola gran marca visible en lasuperficie. También se nota desgaste en los
fresados de arrastre del anillo primario.
Asiento desalineado, frecuentemente debido auna protuberancia muy grande del pin
antirotacional.
Análisis de falla
Una sola marca generalizada
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Patrón
de
contacto AsientoAnillo Primario
Análisis de falla
Contacto en toda la superficie de la caraDistorsión en las caras
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Contacto total a lo largo de 270° de la superficie del asiento. La marca decontacto desaparece entre los 270° y 360°. El Anillo Primario puedemostrar “Grietas Radiales” o “Grietas Circunferenciales” en una posición
donde éste hace contacto con una superficie baja en la cara del asiento siel anillo rotativo se dejó girar libremente estando presurizado.
El asiento ha sido distorsionado mecánicamente.No contacto
Posible Erosión del AnilloPrimario (GrietasCircunferenciales) si sepermite que el sello gire.
Posible Erosión del Anillo Primario (GrietasRadiales) si el sello permanece estacionariobajo presión.
Análisis de falla
Desgaste en 270° de la superficie
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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 sidodistorsionado 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 está
estacionario
Análisis de falla
Dos grandes marcas en la superficies
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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 falla
Inadecuado apriete en la brida
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Huellas de desgaste excéntricas en el Asiento. Ancho de la huella igualal ancho de la cara del Anillo Primario. No habrá goteo si el eje no hatocado el diámetro interior del Asiento.
Análisis de falla
Huellas de desgaste excéntricas
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Pines y/o tacos de arrastre dañados. Cuando se observa la superficie dearrastre del asiento deformada, erosionada o fracturada, es evidencia deun contacto excesivo entre el mecanismo de arrastre y el asiento.
Es causado por el movimiento relativo excesivo entre las dos partes (elmecanismo de arrastre y el componente arrastrado). Puede ser causadopor la aplicación de alto torque debido a una excesiva fuerza entre caras oinsuficiencia 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
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Análisis de falla
Desprendimiento superficial de material de la cara por efecto de lafricción.
Factores Mecánicos
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Análisis de falla
Desprendimiento superficial de material de una cara de Carburo de Siliciopor efecto de la fricción.
Factores Mecánicos
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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
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Análisis de falla
Asiento típico usado
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Cuando los resortes están distorsionados, agrietados, rotos, corroídos osimplemente desaparecieron.
Debido generalmente a grietas por esfuerzos por corrosión, corrosión
generalizada, fatiga, altas velocidades de eje, sobre compresión o sobreextensión 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
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Análisis de fallas
Fuelle colapsadoFactores Mecánicos
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Análisis de falla
Fuelle sobre comprimidoFactores Mecánicos
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Análisis de falla
Contacto en el Diámetro ExternoFactores Mecánicos
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Cara con Picaduras
Análisis de falla
Factores Mecánicos
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Análisis de falla
Síntomas.
Desgaste en 360 grados de la superficie de una cara
La forma cóncava debido a altas temperaturas
Insuficiencia en la lubricación entre caras
La forma convexa causa altas ratas de fuga
Causas
Balanceo hidráulico inapropiado
Deformación del elemento sellante secundario Trabajo a presiones muy altas
Acción a tomar
Verificar que el sello haya sido diseñado para las condiciones
bajo las cuales esta trabajando
Deflección en las caras
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Contactoexcesivo o moderado
Poco contacto
Posible zona de
agrietamiento
Deflección debidoa alta presión
Análisis de falla
Contacto excesivo en el diámetro externo
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Es causado por la diferencia en los coeficientes de expansiónde los materiales del portainsert y del insert. Esto trae comoconsecuencia que no se mantenga el paralelismo entre caras
cuando se presenten variaciones de la temperatura.
Después delapeado
Después de que haocurrido una
expansión
Luego de que ha sidoajustado el insert,sobresale el I.D.
Análisis de falla
Contacto en el OD o ID en sellos de fuelle metálico
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Análisis de falla
Síntomas.
Deformación del O’ring
O’ring cortado o seccionado
Causas
Presión
Temperatura
Ataque químico
Acción a tomar
Reducir la temperatura y/o presión de operación
Cambiar el material del o’ring
Cambiar el diseño de la claridad donde trabaja el o’ring
Daños en los elementos sellante secundario
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Se ha formado un fino labio a lo largo del ID o OD del o’ring. Generalmente causada por la aplicación donde la presión esmayor a la presión de diseño del material del o’ring. También
puede resultar de la expansión térmica del material si la cavidaddonde se aloja es demasiado pequeña, o por daños causadospor ataque químico del material.
O’ring
Normal LabioShredding
Análisis de falla
Extrusión del elemento sellante secundario
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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 delmaterial o por ataque químico del material mientras está en servicio.
Deformaciones plásticas en los O'rings es la causa de falla más común. Siesto 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
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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. Partedel O’ring se ha adherido a la superficie de contacto.
Esta falla es causada por el deslizamiento del o’ring en un punto dondese supone existe contacto estático. Se incrementa el Torque debido a lafricción entre las caras de sellado haciendo que gire el sello secundario(O-Ring).
O’ring
desgastado
O’ring Normal
Análisis de falla
Desgaste superficial del o´ring
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Cortadura parcial o total a lo largo de la superficie del o’ring, v’ring, u-cup oempaque 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 lapresencia de defectos o inclusiones antes de la instalación del sello. Verificar que no existan filos ni rebabas que puedan dañar los empaques secundariosdurante la instalación del sello.
Cortadura
Análisis de falla
Sellante secundario rasgado
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Análisis de falla
O´ring de Kalrez deformado
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Análisis de falla
Síntomas.
Ausencia de material en la superficie
Causas Velocidad excesiva del fluido
Temperatura
Sólidos en suspención
Acción a tomar Reducir la velocidad del fluido
Caudal de circulación
Dirección de flujo
Velocidad tangencial
Erosión en el sello mecánico
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Erosión severa de las partes del sello mecánico en el OD,se puede observar claramente un desgaste en las partesestacionarias.La causa de esta erosión puede ser la presencia de finaspartículas en el caudal de circulación dirigido
directamente al sello a una velocidad suficientemente altapara causar este tipo de daño .
Análisis de falla
Erosión en el sello mecánico
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Análisis de falla
Erosión en el sello mecánico
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Presencia de desgaste a lo largo de los 360 grados del asiento. Se aprecia ciertodesnivel en la cara con una apariencia de “pistas de disco”.
Es causado por partículas abrasivas que se han incrustado en la cara blanda (decarbón). El desnivel también es causado por la utilización de dos caras metálicas sin
una buena lubricación entre ellas.
Análisis de falla
Desgaste por abrasión
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Desgaste de Asiento Tipo “T” de Carburo de Tungsteno
Análisis de falla
Desgaste por abrasión
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Desgaste excesivo en el asiento
Análisis de falla
Desgaste por abrasión
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Presencia de granos o cristales de la sustancia de trabajo en la zona de lascaras, resortes o las convoluciones del fuelle del sello mecánico. Elrotativo del sello puede quedar atascado al eje o la camisa debido a losdepósitos 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
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Presencia de sustancias blandas, a veces elásticas y con aparienciaelastomérica, que se han formado en las caras, en los resortes o en lasconvoluciones 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. Sellosmonoresotes o diseños con resortes aislados son recomendados cuandose trabaja con este tipo de productos.
Depósitos
Análisis de fallas
Depósitos polímeros
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Se hacen presente en forma de ampollamientos sobre caras que
han sido recubiertas con un material duro. En algunas de estasáreas 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 lapieza y usualmente es más débil. Se puede presentar ataquequímico sobre el material base de la pieza si el fluido sellado pasa através de los poros del recubrimiento.
Análisis de fallas
Fallas de borde
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Análisis de fallas
Agrietamiento de la cara debido al calor
Vaporización de producto entre caras Ampollas
Coquización
Daños al elemento sellante secundario
Factores térmicos
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Análisis de falla
Síntomas.
Agrietamiento radial en la superficie de la cara
Causas Funcionamiento del sello en seco
Vaporización del producto entre las caras
Enfriamiento insuficiente
Excesiva carga entre caras
Acción a tomar Ventear la caja adecuadamente antes de arrancar el equipo
Verificar la presión en la caja de sellado
Verificar el caudal de la circulación que se le inyecta al sello
Verificar la fuerza entre caras
Agrietamiento de las caras debido al calor
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or popp ng w o ento leak. Carbon dusthe seal.
Presencia de grietas de calor a lo largo del área de contacto normalmente visibles alojo 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 delubricación entre las caras.Generalmente por insuficienciaen la rata de flujo a inyectar alsello o presiones por debajo de la
presión de vapor del productoentre las caras.
Pequeñas grietas
de calor en la
superficie
Análisis de fallas
Agrietamiento de las caras debido al calor
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Análisis de falla
Agrietamiento de calor en el Carburo de Silicio
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Lubricación Insuficiente entre las
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caras
Lubricación Insuficiente entre las
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caras
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Análisis de falla
Síntomas.
Emisión de vapores desde el sello
Acortamiento en la vida del sello Picaduras en el ID y OD de la cara del sello
Causas
Generación excesiva de calor en las caras
Presiones de caja por debajo de la presión de vapor del producto bombeado
Acción a tomar
Remover eficientemente el calor generado en las caras
Reducir la fuerza entre caras
Mantener 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
A áli i d f ll
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Presencia de dos a seis marcas de calor en la superficie de la cara. Desgasteexcesivo en una de las caras, generalmente en la de carbón.
La causa puede ser debido a que el producto de trabajo sea un hidrocarburoliviano que se esté vaporizando en ciertas zonas de la cara.
Areas en buen
estado
Areas oscuraspor efecto del
calor
Análisis de falla
Vaporización entre las caras del sello
A áli i d f ll
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Análisis de falla
Síntomas. Altas ratas de fuga
Pequeños orificios en forma circular a lo largo de la superficie de la cara
Secciones altas en la cara del sello
Grietas en las secciones altas
Causas Debatibles
Acción a tomar
Consultar al Departamento de Ingeniería de John Crane.
Ampollamiento en las caras
A áli i d f ll
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La superficie del anillo primario está cubierta por pequeñosagujeros irregulares producto de la pérdida de material en la
superficie de la cara de carbón. Se puede presentar desgasteexcesivo 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 causadoademás por altas temperaturas entra caras , gases atrapados en elmaterial de la cara, entre otros.
Análisis de falla
Ampollamiento en la cara de carbón
A áli i d f ll
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Análisis de falla
Carbón colapsado por ampollamiento
A áli i d f ll
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Presencia de un material duro y frágil entre el sello y la camisa o eleje, 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 aatascar el sello.
La aplicación de un lavado con vapor generalmente resuelve estetipo de problemas.
Análisis de falla
Depósitos Sólidos “Coking”
Coquización
A áli i d f ll
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Análisis de falla
Coquización
Análisis de falla
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Análisis de falla
Coquización
Análisis de falla
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Análisis de falla
Coquización
A li i d f ll
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Analisis de falla
Síntomas.
Endurecimiento
Agrietamiento
Fragilización Causas
Sobre calentamiento
Enfriamiento inadecuado
Acción a tomar
Reducir el calor generado
Cambio de materiales
Aumentar el enfriamiento
Daño térmico del o´ring
Endurecimiento o Agrietamiento delElastómero
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Cuando la pieza se endurece y presenta varias grietas a lo largo de susuperficie, además se rompe fácilmente al ser doblada con la mano. Eldaño 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 eldaño sea sólo del lado de proceso se puede pensar que la causa esdebido a ataque químico.
SuperficiePlana
GrietasO’ringNormal
Elastómero
Endurecimiento o agrietamiento del elastómero
Determinación de las causas de Falla
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Determinación de las causas de Falla
Determinación de las Causas
Raíces
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Las causas mas comunes de falla en los sellos mecánicosson:
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
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
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 acabadode precisión . En muchas ocasiones son manufacturadas con
materiales frágiles que fácilmente pueden agrietarse quebrarse
o rayarse siendo causa inmediata de falla.
La limpieza tambien es importante. Suciedad o partículasextrañas pueden causar un daño suficiente que acorte la vida
del sello.
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
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
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
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 muybaja 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 omisiónde 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.
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Montaje incorrecto del sello Longitud de Operación no apropiada.
Condiciones de la Caja de Sellado no
adecuadas Falta de perpendicularidad de la cara con
respecto al eje
Falta de concentricidad del eje respecto a la
cavidad de sellado
Apriete inadecuado de la brida
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Planitud de las caras
Errores en el ensamblaje Piezas incorrectas
Errores en las tolerancias y/o en las
dimensiones Fuerza suministrada por el resorte o el
fuelle no adecuadas
Montaje incorrecto del sello
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Ausencia o errores en las pruebas
realizadas al sello mecánico Identificación incorrecta del sello
mecánico
Manejo inapropiado del sello mecánico Manejo y transporte inadecuado de los
empaques
Montaje incorrecto del sello
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Diseño y/o materiales inadecuados.
Cuando el diseño del sello y los materiales para la
combinación de presiones, temperaturas, velocidades ysustancias químicas en una aplicación dada presenta
inconvenientes, se tiene una selección equivocada. Esto
comunmente es ocasionado por la imprecisión de los datos o
la falta de los mismos al recomendar el sello.
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Materiales no adecuados de:
Fuelle
Asiento
Partes Metálicas
Empaques
Anillo primario
Resortes
Diseño y/o materiales inadecuados
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Caras distorsionadas
Fuerza incorrecta entre
caras
Relación de balanceo
Otras fuerzas entrecaras
Diseño y/o materiales inadecuados
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Operación y/o arranque inadecuados
El medio en cual trabajan los sellos mecánicos requiere
considerar dos factores básicos: La lubricación de las caras decontacto 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 desucción cerrada, operación con fluidos que requieren
enfriamiento auxiliar, etc .
Causas comunes de falla
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Causas comunes de falla
Operación y/o arranque inadecuado Lubricación insuficiente
– Aire dentro del producto bombeado
– Flujo de agua de enfriamiento
bloqueado o restringido
– Flujo de la circulación bloqueado orestringido
Causas comunes de falla
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Causas comunes de falla
Operación 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
Causas comunes de falla
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Causas comunes de falla
Operación y/o arranque inadecuado Cambios en la presión de trabajo
Cambios en el fluido de trabajo
Cambios en la temperatura de trabajo Partículas u objetos extraños en el proceso
Productos extraños dentro del proceso
Otros cambios operacionales
Causas comunes de falla
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Causas comunes de falla
Pérdida de Succión
Descarga Parcialmente cerrada
Estabilidad en el caudal (Sistema de control) Trabajo en seco
Características del producto bombeado
Operación y/o arranque inadecuado
Causas comunes de fallas
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Causas comunes de fallas
Condiciones deficientes del equipo
Cuando el eje o los rodamientos del eje permiten un
movimiento axial o radial mayor al permitido de acuerdo aldiseño 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.
Causas comunes de falla
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Causas comunes de falla
Alineación (Caliente y Frío)
Montaje No-rígido
Posicionamiento del acople
Condiciones deficientes del equipo
Causas comunes de falla
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Causas comunes de falla
Ensamble e Instalación de la Bomba
Instalación
Condición de los rodamientos y suscorrespondientes ajustes
Concentricidad de la caja
Excentricidad de la caja o en malascondiciones
Posicionamiento incorrecto del impulsor
Condiciones deficientes del equipo
Causas comunes de falla
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Causas comunes de falla
Ensamble e Instalación de la Bomba
Excentricidad del eje o la camisa
Desalineación por expansión térmica Claridad del anillo de desgaste
Filtro de Succión conectado
Condiciones deficientes del equipo
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Causas comunes de falla
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Causas co u es de a a
Funcionamiento
Impulsor atascado
Tamaño del Impulsor Otros parámetros de funcionamiento
Claridad del anillo de desgaste
Condiciones deficientes del equipo
Causas comunes de fallas
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Condiciones de lubricación
Condiciones mecánicas
Vibración (Causas indeterminadas) Corrosión
Erosión
Condiciones deficientes del equipo
Causas comunes de fallas
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Desalineación
Características de la fundación
Cualquier otro tipo de desalineación
Soporte de tuberías
Efectos térmicos sobre las tuberías
Condiciones deficientes del equipo
Causas comunes de fallas
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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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.
Causas comunes de fallas
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Sello desgastado
El sello puede haber terminado un ciclo de duración
satisfactoria estando desgastado simplemente.
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Causas comunes de falla
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Dependerá del Tipo de Sello Sencillo y Dual No-presurizado
Flujo Adecuado
Temperatura adecuada
Distribución adecuada del flujo Fluido limpio
Diseño del plan API
Causas comunes de falla
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Operación de los Planes de Lubricación
Caudal apropiado
Presión apropiada Temperatura apropiada
Condiciones de trabajo limpias
Libre de Contaminación
Diseño del plan API
Causas comunes de falla
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Sistemas auxiliares
Sistemas de Líquidos de barrera mal instalados
o con un mal arreglo de tubería
Mal funcionamiento del enfriador
Conexión de circulación taponada
Verificar cualquier otro sistema auxiliar
Mal funcionamiento de la chaqueta de
enfriamiento de la bomba o la brida
Conexión de venteo taponada
Diseño del plan API
Elaboración del Informe
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VERIFICAR ANTECEDENTES
EFECTUAR LAS OBSERVACIONES
REALIZAR EL ANÁLISIS
SEÑALAR LAS CONCLUSIONES
INDICAR LAS RECOMENACIONES
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Historia y Antecedentes
Condiciones del Sistema
Modo de Falla
VERIFICAR ANTECEDENTES
Elaboración del Informe
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Ruidos (Chillidos, golpeteos) Continuo, periódico, polvo de carbón
Temperatura del fluido en la caja de sellado
Características de la fuga Continuamente, en las paradas, intermitentes
Cambios en la vida del sello Gradual, errático, intermitente
Momento 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
Historia y Antecedentes
Elaboración del Informe
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Condiciones del Equipo Modificaciones, vibración, esfuerzo en las tuberías y
velocidad del eje
Otras condiciones mecánicas Tuberías, fundaciones, equipo conductor
Proceso Fluido, condiciones de operación, contaminantes
Operación del equipo Ciclos de operación, procedimiento, sistemas de
control, paradas, arranques
Condiciones del Sistema
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Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Características de la Falla Criterio, volumen de la fuga
Condiciones del sistema al momento de lafalla Cambios, modificaciones, daños
Antecedentes Tiempo de funcionamiento, síntomas,
influencias sobre el sistema
Modo de Falla
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Sistemas y equipo
Desensamble e Inspección Visual
Inspección Visual de los Componentes del Sello
EFECTUAR OBSERVACIONES
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Sistema de inyección al Sello Fallas en el sistema, daños, Alineación
Sistema de líquido de barrera Desechos, ruta de tuberías, daños, contaminación
Control de presión del líquido de barrera
Condiciones del Equipo Mecánico Descentramiento, ajustes, balanceo, desgaste
Condiciones Generales del Proceso Esfuerzo en las tuberías, fallas en el sistema, insuficiencia
en el caudal
Sistemas y Equipos
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Procedimiento General Tomar apuntes, almacenar evidencias,
procedimientos de descontaminación
Desensamble y desarme del equipo Características de la fuga, Posicionamiento del sello, fallas,
atascamiento, desgaste, piezas faltantes
Inspección de las caras Evidencias de contacto, localización y tipo de daño
Sello Secundario Manejo de las piezas, ataque químico, choques térmicos,
desgaste, presión
Herraje del sello
Desgaste, piezas rotas, grietas, erosión, corrosión
Desensamble e Inspección Visual
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Caras del Sello Características del contacto, grietas de calor, desgaste,
ampollamiento
Anillo Primario Fractura, erosión, fallas, ataque químico
Elemento Sellante Secundario Manejo y almacenaje, extrusión, desgaste, ataque químico
Herraje del Sello Abrasión, corrosión, arrastre del sello
Fuelle Metálico Fatiga, grietas por esfuerzos corrosivos, distorsión del fuelle
Inspección Visual de los Componentes del Sello
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Modo de falla
Condiciones del Sistema
Historia y Antecedentes
Verificación de Sistemas y Equipos
Desensamble e Inspección Visual
Examinación completa del Sistema
REALIZAR ANÁLISIS
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Resultados del Análisis
SEÑALAR CONCUSIONES
Elaboración del Informe
7/29/2019 Curso de Análisis de fallas
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Mencionar las mejoras a efectuar basadas enlas conclusiones
INDICAR RECOMENDACIONES