Existem muitos tipos diferentes de equipamentos que requerem a vedação de um eixo giratório que passa por um alojamento estacionário. Dois exemplos comuns são bombas e misturadores (ou agitadores). Enquanto o básico
Os princípios de vedação de diferentes equipamentos são semelhantes, existem distinções que requerem soluções diferentes. Este mal-entendido levou a conflitos como a invocação do American Petroleum Institute
(API) 682 (um padrão de vedação mecânica de bomba) ao especificar vedações para misturadores. Ao considerar selos mecânicos para bombas versus misturadores, existem algumas diferenças óbvias entre as duas categorias. Por exemplo, bombas suspensas têm distâncias mais curtas (normalmente medidas em polegadas) do impulsor ao rolamento radial quando comparadas com um misturador de entrada superior típico (normalmente medido em pés).
Esta longa distância sem suporte resulta em uma plataforma menos estável com maior desvio radial, desalinhamento perpendicular e excentricidade do que as bombas. O aumento do desvio do equipamento apresenta alguns desafios de projeto para selos mecânicos. E se a deflexão do eixo fosse puramente radial? O projeto de uma vedação para esta condição poderia ser realizado facilmente aumentando as folgas entre os componentes rotativos e estacionários, juntamente com o alargamento das superfícies de contato da face da vedação. Como se suspeitava, os problemas não são tão simples. A carga lateral no(s) impulsor(es), onde quer que estejam no eixo do misturador, transmite uma deflexão que se traduz por toda a vedação até o primeiro ponto de suporte do eixo – o rolamento radial da caixa de engrenagens. Devido à deflexão do eixo juntamente com o movimento do pêndulo, a deflexão não é uma função linear.
Isto terá uma componente radial e uma angular que cria um desalinhamento perpendicular na vedação 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, 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 da leitura total indicada (TIR) nas condições mais severas. As faixas normais em um mixer de entrada superior estão entre 0,03 e 0,150 polegadas TIR. Problemas dentro do selo mecânico que podem ocorrer devido à deflexão excessiva do eixo incluem aumento do desgaste dos componentes do selo, componentes rotativos em contato com componentes estacionários prejudiciais, rolamento e compressão do O-ring dinâmico (causando falha em espiral do O-ring ou travamento da face ). Tudo isso pode levar à redução da vida útil da vedação. Devido ao movimento excessivo inerente aos misturadores, os selos mecânicos podem apresentar mais vazamentos em comparação com selos similares.selos da bomba, o que pode fazer com que o selo seja puxado desnecessariamente e/ou até mesmo falhas prematuras se não for monitorado de perto.
Há casos em que, ao trabalhar em estreita colaboração com fabricantes de equipamentos e compreender o projeto do equipamento, um rolamento de elemento rolante pode ser incorporado em cartuchos de vedação para limitar a angularidade nas faces da vedação e mitigar esses problemas. Deve-se ter cuidado para implementar o tipo adequado de rolamento e para que as cargas potenciais do rolamento sejam completamente compreendidas ou o problema poderá piorar ou até mesmo criar um novo problema, com a adição de um rolamento. Os fornecedores de vedações devem trabalhar em estreita colaboração com os OEM e os fabricantes de rolamentos para garantir um projeto adequado.
As aplicações de vedação do misturador são normalmente de baixa velocidade (5 a 300 rotações por minuto [rpm]) e não podem usar alguns métodos tradicionais para manter os fluidos de barreira resfriados. Por exemplo, em um Plano 53A para vedações duplas, a circulação de 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 típicas de mistura não são altas o suficiente para gerar taxas de fluxo úteis. A boa notícia é que o calor gerado na face da vedação geralmente não é o que causa o aumento da temperatura do fluido de barreira em umselo misturador. É a absorção de calor do processo que pode causar o aumento das temperaturas do fluido de barreira, bem como tornar os componentes, faces e elastômeros da vedação inferior, por exemplo, vulneráveis a altas temperaturas. Os componentes inferiores da vedação, como faces de vedação e anéis de vedação, são mais vulneráveis devido à proximidade do processo. Não é o calor que danifica diretamente as faces da vedação, mas sim a viscosidade reduzida e, portanto, a lubricidade do fluido de barreira nas faces inferiores da vedação. A má lubrificação causa danos à face devido ao contato. Outras características de design podem ser incorporadas ao cartucho de vedação para manter baixas as temperaturas da barreira e proteger os componentes da vedação.
Os selos mecânicos para misturadores podem ser projetados com serpentinas de resfriamento internas ou camisas que estão em contato direto com o fluido de barreira. Esses recursos são um sistema de circuito fechado, de baixa pressão e baixo fluxo, onde a água de resfriamento circula através deles, atuando como um trocador de calor integral. Outro método é usar um carretel de resfriamento no cartucho de vedação entre os componentes inferiores da vedação e a superfície de montagem do equipamento. Um carretel de resfriamento é uma cavidade pela qual a água de resfriamento de baixa pressão pode fluir para criar uma barreira isolante entre a vedação e o recipiente para limitar a absorção de calor. Um carretel de resfriamento projetado adequadamente pode evitar temperaturas excessivas que podem resultar em danos aofaces de vedaçãoe elastômeros. A absorção de calor do processo faz com que a temperatura do fluido de barreira aumente.
Esses dois recursos de projeto podem ser usados em conjunto ou individualmente para ajudar a controlar as temperaturas no selo mecânico. Muitas vezes, os selos mecânicos para misturadores são especificados para atender à API 682, 4ª Edição, Categoria 1, mesmo que essas máquinas não atendam aos requisitos de projeto da API 610/682 funcional, dimensional e/ou mecanicamente. Isso pode ocorrer porque os usuários finais estão familiarizados e confortáveis com a API 682 como especificação de vedação e não estão cientes de algumas das especificações da indústria que são mais aplicáveis a essas máquinas/selos. Process Industry Practices (PIP) e Deutsches Institut fur Normung (DIN) são dois padrões da indústria que são mais apropriados para esses tipos de vedações - os padrões DIN 28138/28154 foram especificados há muito tempo para OEMs de misturadores na Europa, e o PIP RESM003 tornou-se usado como um requisito de especificação para selos mecânicos em equipamentos de mistura. Fora dessas especificações, não existem padrões industriais comumente praticados, o que leva a uma ampla variedade de dimensões da câmara de vedação, tolerâncias de usinagem, deflexão do eixo, projetos de caixas de engrenagens, arranjos de rolamentos, etc., que variam de OEM para OEM.
A localização e o setor do usuário determinarão em grande parte qual dessas especificações seria mais apropriada para seu siteselos mecânicos do misturador. Especificar API 682 para uma vedação de misturador pode ser uma despesa e uma complicação adicionais desnecessárias. Embora seja possível incorporar uma vedação básica com qualificação 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 de misturador. A imagem 3 mostra uma lista de diferenças entre um selo API 682 Categoria 1 e um selo mecânico de misturador típico
Horário da postagem: 26 de outubro de 2023