Existem muitos tipos diferentes de equipamentos que exigem a vedação de um eixo rotativo que passa por uma carcaça estacionária. Dois exemplos comuns são bombas e misturadores (ou agitadores). Embora o princípio básico seja o de vedação de um eixo rotativo que atravessa uma carcaça estacionária, ele também pode ser aplicado a misturas e agitadores.
Embora os princípios de vedação de diferentes equipamentos sejam semelhantes, existem distinções que exigem soluções diferentes. Esse mal-entendido levou a conflitos, como a invocação do Instituto Americano de Petróleo (API).
(API) 682 (uma norma para selos mecânicos de bombas) ao especificar selos para misturadores. Ao comparar selos mecânicos para bombas com selos para misturadores, existem algumas diferenças óbvias entre as duas categorias. Por exemplo, bombas com rotor em balanço têm distâncias menores (normalmente medidas em polegadas) do rotor ao mancal radial em comparação com um misturador típico de entrada superior (normalmente medidas em pés).
Essa longa distância sem suporte resulta em uma plataforma menos estável, com maior oscilação radial, desalinhamento perpendicular e excentricidade do que as bombas. O aumento da oscilação do equipamento apresenta alguns desafios de projeto para selos mecânicos. E se a deflexão do eixo fosse puramente radial? Projetar um selo para essa condição poderia ser facilmente feito aumentando as folgas entre os componentes rotativos e estacionários, juntamente com a ampliação das superfícies de contato da face do selo. Como suspeitávamos, os problemas não são tão simples. A carga lateral no(s) rotor(es), independentemente de sua posição no eixo do misturador, causa uma deflexão que se propaga por todo o selo até o primeiro ponto de suporte do eixo — o mancal radial da caixa de engrenagens. Devido à deflexão do eixo, juntamente com o movimento pendular, a deflexão não é uma função linear.
Isso terá uma componente radial e uma angular que cria um desalinhamento perpendicular na vedação, o que pode causar problemas para a vedação mecânica. A deflexão pode ser calculada se os principais atributos do eixo e da carga do eixo forem conhecidos. Por exemplo, a norma API 682 afirma que a deflexão radial do eixo nas faces de vedação de uma bomba deve ser igual ou inferior a 0,002 polegadas de leitura total indicada (TIR) nas condições mais severas. Os valores normais em um misturador de entrada superior variam entre 0,03 e 0,150 polegadas de TIR. Problemas na vedação mecânica que podem ocorrer devido à deflexão excessiva do eixo incluem desgaste acelerado dos componentes da vedação, contato de componentes rotativos com componentes estacionários que podem ser danificados, rolamento e pinçamento do anel O dinâmico (causando falha espiral do anel O ou travamento da face). Todos esses fatores podem levar à redução da vida útil da vedação. Devido ao movimento excessivo inerente aos misturadores, as vedações mecânicas podem apresentar mais vazamentos em comparação com vedações similares.vedações da bomba, o que pode levar à remoção desnecessária da vedação e/ou até mesmo a falhas prematuras se não for monitorado de perto.
Há casos em que, trabalhando em estreita colaboração com os fabricantes de equipamentos e compreendendo o projeto do equipamento, um rolamento de esferas pode ser incorporado aos cartuchos de vedação para limitar a angularidade nas faces de vedação e mitigar esses problemas. Deve-se ter cuidado ao implementar o tipo correto de rolamento e garantir que as cargas potenciais sobre ele sejam completamente compreendidas, caso contrário, o problema pode piorar ou até mesmo criar um novo problema com a adição de um rolamento. Os fornecedores de vedações devem trabalhar em estreita colaboração com o fabricante original do equipamento (OEM) e os fabricantes de rolamentos para garantir um projeto adequado.
As aplicações de selos misturadores normalmente operam em baixa velocidade (5 a 300 rotações por minuto [rpm]) e não podem utilizar alguns métodos tradicionais para manter os fluidos de barreira resfriados. Por exemplo, em um Plano 53A para selos duplos, a circulação do fluido de barreira é fornecida por um recurso de bombeamento interno, como um parafuso de bombeamento axial. O desafio é que o recurso de bombeamento depende da velocidade do equipamento para gerar fluxo, e as velocidades de mistura típicas não são altas o suficiente para gerar vazões úteis. A boa notícia é que o calor gerado pela face do selo geralmente não é o que causa o aumento da temperatura do fluido de barreira em um selo misturador.selo do misturadorO calor residual do processo pode causar o aumento da temperatura do fluido de barreira, além de tornar os componentes inferiores da vedação, como faces e elastômeros, vulneráveis a altas temperaturas. Os componentes inferiores da vedação, como faces de vedação e anéis de vedação, são mais vulneráveis devido à proximidade com o processo. Não é o calor que danifica diretamente as faces de vedação, mas sim a viscosidade reduzida e, consequentemente, a lubricidade do fluido de barreira nessas faces. A lubrificação inadequada causa danos às faces devido ao contato. Outras características de projeto podem ser incorporadas ao cartucho de vedação para manter as temperaturas da barreira baixas e proteger os componentes da vedação.
Os selos mecânicos para misturadores podem ser projetados com serpentinas ou camisas de resfriamento internas em contato direto com o fluido de barreira. Esses recursos formam um sistema de circuito fechado, de baixa pressão e baixo fluxo, com água de resfriamento circulando por eles, atuando como um trocador de calor integrado. Outro método é utilizar um carretel de resfriamento no cartucho do selo, entre os componentes inferiores do selo e a superfície de montagem do equipamento. Um carretel de resfriamento é uma cavidade por onde a água de resfriamento de baixa pressão pode fluir, criando uma barreira isolante entre o selo e o recipiente para limitar a absorção de calor. Um carretel de resfriamento projetado adequadamente pode evitar temperaturas excessivas que podem resultar em danos.rostos de focae elastômeros. O aquecimento resultante do processo faz com que a temperatura do fluido de barreira aumente.
Essas duas características de projeto podem ser usadas em conjunto ou individualmente para ajudar a controlar as temperaturas na vedação mecânica. Muitas vezes, as vedações mecânicas para misturadores são especificadas para atender à norma API 682, 4ª Edição, Categoria 1, mesmo que essas máquinas não atendam aos requisitos de projeto da API 610/682 em termos funcionais, dimensionais e/ou mecânicos. Isso pode ocorrer porque os usuários finais estão familiarizados e confortáveis com a API 682 como especificação de vedação e desconhecem algumas das especificações da indústria mais aplicáveis a essas máquinas/vedações. As normas Process Industry Practices (PIP) e Deutsches Institut für Normung (DIN) são duas normas da indústria mais apropriadas para esses tipos de vedações — as normas DIN 28138/28154 são especificadas há muito tempo para fabricantes de equipamentos originais (OEMs) de misturadores na Europa, e a PIP RESM003 passou a ser usada como requisito de especificação para vedações mecânicas em equipamentos de mistura. Fora dessas especificações, não existem padrões industriais comumente praticados, o que leva a uma grande variedade de dimensões de câmaras de vedação, tolerâncias de usinagem, deflexão do eixo, projetos de caixas de engrenagens, arranjos de rolamentos, etc., que variam de fabricante para fabricante.
A localização e o setor de atividade do usuário determinarão, em grande parte, qual dessas especificações seria mais adequada para o seu site.selos mecânicos de misturadoresEspecificar a norma API 682 para uma vedação de misturador pode representar um custo e uma complicação adicionais desnecessários. Embora seja possível incorporar uma vedação básica qualificada pela API 682 em uma configuração de misturador, essa abordagem geralmente resulta em comprometimento tanto em termos de conformidade com a API 682 quanto na adequação do projeto para aplicações em misturadores. A Figura 3 mostra uma lista de diferenças entre uma vedação API 682 Categoria 1 e uma vedação mecânica típica de misturador.
Data da publicação: 26/10/2023