Existem muitos tipos diferentes de equipamentos que requerem a vedação de um eixo rotativo que passa por uma carcaça estacionária. Dois exemplos comuns são bombas e misturadores (ou agitadores). Embora o básico
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) 682 (uma norma para selos mecânicos de bombas) ao especificar selos para misturadores. Ao considerar selos mecânicos para bombas versus misturadores, existem algumas diferenças óbvias entre as duas categorias. Por exemplo, bombas em balanço têm distâncias menores (normalmente medidas em polegadas) do impulsor ao mancal radial em comparação com um misturador de entrada superior típico (normalmente medido em pés).
Essa 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 representa 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 realizado aumentando as folgas entre os componentes rotativos e estacionários, juntamente com o alargamento das superfícies de rolamento da face do selo. 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 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 um componente radial e um angular que cria um desalinhamento perpendicular na vedação, o que pode causar problemas para o selo mecânico. A deflexão pode ser calculada se os principais atributos do eixo e a carga do eixo forem conhecidos. Por exemplo, a API 682 estabelece que a deflexão radial do eixo nas faces da vedação de uma bomba deve ser igual ou inferior a 0,002 polegadas de leitura total indicada (TIR) nas condições mais severas. As faixas normais em um misturador de entrada superior estão entre 0,03 e 0,150 polegadas de TIR. Problemas na vedação mecânica que podem ocorrer devido à deflexão excessiva do eixo incluem aumento do desgaste dos componentes da vedação, componentes rotativos em contato com componentes estacionários prejudiciais, rolagem e compressão do anel de vedação dinâmico (causando falha espiral do anel de vedação 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 outros similares.vedações de bomba, o que pode levar à retirada desnecessária do selo e/ou até mesmo a 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 aos cartuchos de vedação para limitar a angularidade nas faces da vedação e mitigar esses problemas. É preciso ter cuidado para implementar o tipo adequado de rolamento e para que as cargas potenciais do rolamento sejam completamente compreendidas, ou o problema pode se agravar ou até mesmo criar um novo problema com a adição de um rolamento. Os fornecedores de vedações devem trabalhar em estreita colaboração com os fabricantes de equipamentos originais (OEM) e de rolamentos para garantir um projeto adequado.
As aplicações de vedação de misturadores são tipicamente de 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 vedações duplas, 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 da vedação geralmente não é o que causa o aumento da temperatura do fluido de barreira em umselo do misturadorÉ o calor absorvido pelo processo que pode causar o aumento da temperatura do fluido de barreira, além de tornar os componentes da vedação inferior, como faces e elastômeros, por exemplo, vulneráveis a altas temperaturas. Os componentes da vedação inferior, como faces da vedação e anéis de vedação, são mais vulneráveis devido à proximidade com o 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 lubrificação inadequada causa danos à face devido ao contato. Outros recursos de projeto podem ser incorporados ao cartucho de vedação para manter as temperaturas da barreira baixas e proteger os componentes da vedação.
Selos mecânicos para misturadores podem ser projetados com serpentinas ou camisas de resfriamento internas que estão em contato direto com o fluido de barreira. Essas características são um sistema de circuito fechado, de baixa pressão e baixo fluxo, que possui água de resfriamento circulando por eles, 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 vaso, limitando a absorção de calor. Um carretel de resfriamento bem projetado pode evitar temperaturas excessivas que podem resultar em danos aorostos de focae elastômeros. O calor absorvido pelo 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 no selo mecânico. Frequentemente, 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 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 selo e desconhecem algumas das especificações da indústria que são mais aplicáveis a essas máquinas/selos. As Práticas da Indústria de Processos (PIP) e a Norma Alemã para Normas (DIN) são duas normas da indústria mais apropriadas para esses tipos de selos — as normas DIN 28138/28154 são especificadas há muito tempo para OEMs de misturadores na Europa, e a PIP RESM003 passou a ser usada como um requisito de especificação para selos mecânicos em equipamentos de mistura. Fora dessas especificações, não há padrões industriais comumente praticados, o que leva a uma grande variedade de dimensões da câmara de vedação, tolerâncias de usinagem, deflexão do eixo, projetos de caixa 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 misturadorEspecificar a API 682 para a vedação de um misturador pode representar uma despesa e complicação adicionais desnecessárias. 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 da adequação do projeto para aplicações em misturadores. A Imagem 3 mostra uma lista de diferenças entre uma vedação API 682 Categoria 1 e uma vedação mecânica típica de misturador.
Horário de publicação: 26 de outubro de 2023