Como responder ao vazamento do selo mecânico em uma bomba centrífuga

Para entender o vazamento da bomba centrífuga, é importante primeiro entender a operação básica de uma bomba centrífuga. À medida que o fluxo entra através do olhal do impulsor da bomba e sobe pelas palhetas do impulsor, o fluido está a uma pressão e velocidade mais baixas. Quando o fluxo passa pela voluta, a pressão aumenta e a velocidade aumenta. O fluxo então sai pela descarga, ponto em que a pressão é alta, mas a velocidade diminui. O fluxo que entra na bomba tem que sair da bomba. A bomba transmite altura manométrica (ou pressão), o que significa que aumenta a energia do fluido da bomba.

Certas falhas de componentes de uma bomba centrífuga, como acoplamento, juntas hidráulicas, estáticas e rolamentos, farão com que todo o sistema falhe, mas aproximadamente sessenta e nove por cento de todas as falhas da bomba resultam do mau funcionamento do dispositivo de vedação.

A NECESSIDADE DE SELOS MECÂNICOS

Um selo mecânicoé um dispositivo usado para controlar o vazamento entre um eixo giratório e um recipiente cheio de líquido ou gás. Sua principal responsabilidade é controlar vazamentos. Todas as vedações vazam – isso é necessário para manter uma película fluida sobre toda a face da vedação mecânica. O vazamento que sai pelo lado atmosférico é bastante baixo; o vazamento em um hidrocarboneto, por exemplo, é medido por um medidor de COV em partes/milhão.

Antes do desenvolvimento dos selos mecânicos, os engenheiros normalmente vedavam uma bomba com gaxeta mecânica. A gaxeta mecânica, um material fibroso geralmente impregnado com um lubrificante como o grafite, era cortada em seções e enfiada no que era chamado de “caixa de empanque”. Uma glândula de vedação foi então adicionada na parte traseira para compactar tudo. Como a gaxeta está em contato direto com o eixo, ela requer lubrificação, mas ainda assim roubará potência.

Normalmente, um “anel lanterna” permite que água de descarga seja aplicada à gaxeta. Essa água, necessária para lubrificar e resfriar o eixo, vazará para o processo ou para a atmosfera. Dependendo da sua aplicação, pode ser necessário:

• direcione a água de descarga para longe do processo para evitar contaminação.
• evitar que a água da descarga se acumule no chão (pulverização excessiva), o que é tanto uma preocupação da OSHA quanto uma preocupação de limpeza.
• proteja a caixa do rolamento da água de lavagem, que pode contaminar o óleo e eventualmente levar à falha do rolamento.

Como acontece com qualquer bomba, você desejará testá-la para descobrir os custos anuais necessários para seu funcionamento. Uma bomba de embalagem pode ser acessível para instalar e manter, mas se você calcular quantos galões de água ela consome por minuto ou por ano, poderá se surpreender com o custo. Uma bomba de selo mecânico pode potencialmente economizar muitos custos anuais.

Dada a geometria geral de uma vedação mecânica, em qualquer lugar onde haja uma junta ou um anel de vedação, ocorre um potencial ponto de vazamento:

• Um anel de vedação (ou junta) dinâmico erodido, desgastado ou desgastado à medida que o selo mecânico se move.
• Sujeira ou contaminação entre os selos mecânicos.
• Uma operação fora do projeto dentro dos selos mecânicos.

OS CINCO TIPOS DE FALHAS DO DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO

Se a bomba centrífuga apresentar um vazamento descontrolado, você deverá verificar minuciosamente todas as possíveis causas para determinar se precisa de reparos ou de uma nova instalação.

1. Falhas Operacionais

Negligenciar o Ponto de Melhor Eficiência: Você está operando a bomba no Ponto de Melhor Eficiência (BEP) em uma curva de desempenho? Cada bomba é projetada com um Ponto de Eficiência específico. Ao operar a bomba fora dessa região, você cria problemas de vazão que causam falha no sistema.

Altura de sucção positiva líquida insuficiente (NPSH): Se você não tiver altura de sucção suficiente para sua bomba, o conjunto rotativo pode se tornar instável, causar cavitação e resultar em falha da vedação.

Operando com cabeça morta:Se você ajustar a válvula de controle muito baixa para estrangular a bomba, poderá sufocar o fluxo. O fluxo obstruído causa recirculação dentro da bomba, o que gera calor e promove falha na vedação.

Funcionamento a seco e ventilação inadequada da vedação: Uma bomba vertical é a mais suscetível, pois a vedação mecânica está posicionada na parte superior. Se a ventilação for inadequada, o ar pode ficar preso ao redor da vedação e não conseguir evacuar a caixa de empanque. O selo mecânico irá falhar em breve se a bomba continuar a funcionar nesta condição.

Baixa margem de vapor:Estes são fluidos intermitentes; hidrocarbonetos quentes irão explodir quando expostos às condições atmosféricas. À medida que o filme fluido passa através do selo mecânico, ele pode rebentar no lado atmosférico e causar uma falha. Essa falha geralmente acontece com sistemas de alimentação de caldeiras – água quente a 250-280ºF pisca com a queda de pressão nas faces da vedação.

2. Falhas Mecânicas

O desalinhamento do eixo, o desequilíbrio do acoplamento e o desequilíbrio do impulsor podem contribuir para falhas do selo mecânico. Além disso, após a instalação da bomba, se você tiver tubos desalinhados aparafusados ​​a ela, você causará muita pressão na bomba. Você também precisa evitar uma base ruim: a base é segura? Está rejuntado corretamente? Você tem pé mole? Está parafusado corretamente? E por último, verifique os rolamentos. Se a tolerância dos rolamentos diminuir, os eixos se moverão e causarão vibrações na bomba.

3. Selar falhas de componentes

Você tem um bom par tribológico (o estudo do atrito)? Você escolheu as combinações de revestimento corretas? E quanto à qualidade do material da face da vedação? Seus materiais são apropriados para sua aplicação específica? Você selecionou as vedações secundárias adequadas, como juntas e anéis de vedação, preparados para ataques químicos e térmicos? Suas molas não devem estar entupidas ou seus foles corroídos. Por último, fique atento às distorções da face causadas por pressão ou calor, pois uma vedação mecânica sob grande pressão irá realmente curvar-se e o perfil distorcido pode causar vazamento.

4. Falhas no projeto do sistema

Você precisa de um arranjo de vedação adequado, juntamente com resfriamento suficiente. Os sistemas duplos possuem fluidos de barreira; o recipiente de vedação auxiliar precisa estar no local correto, com instrumentação e tubulação corretas. Você precisa levar em consideração o comprimento do tubo reto na sucção – alguns sistemas de bomba mais antigos que geralmente vinham como um skid embalado incluem um cotovelo de 90º na sucção logo antes do fluxo entrar no olhal do impulsor. O cotovelo causa um fluxo turbulento que cria instabilidades no conjunto rotativo. Todas as tubulações de sucção/descarga e de desvio também precisam ser projetadas corretamente, especialmente se algumas tubulações tiverem sido reparadas em algum momento ao longo dos anos.

5. Todo o resto

Outros fatores diversos são responsáveis ​​por apenas cerca de 8% de todas as falhas. Por exemplo, às vezes são necessários sistemas auxiliares para fornecer um ambiente operacional aceitável para um selo mecânico. Para referência a sistemas duplos, você precisa de um fluido auxiliar para atuar como uma barreira que evita contaminação ou derramamento de fluido de processo no ambiente. No entanto, para a maioria dos usuários, abordar uma das quatro primeiras categorias proporcionará a solução de que precisam.

CONCLUSÃO

Os selos mecânicos são um fator importante na confiabilidade dos equipamentos rotativos. Eles são responsáveis ​​por vazamentos e falhas do sistema, mas também indicam problemas que poderiam causar sérios danos no futuro. A confiabilidade da vedação é muito afetada pelo projeto da vedação e pelo ambiente operacional.