Os desafios enfrentados pelas indústrias de processo mudaram, embora elas continuem a bombear fluidos, alguns perigosos ou tóxicos. Segurança e confiabilidade ainda são de suma importância. No entanto, os operadores aumentam a velocidade, a pressão, a vazão e até mesmo a severidade das características do fluido (temperatura, concentração, viscosidade, etc.) durante o processamento de muitas operações em lote. Para os operadores de refinarias de petróleo, instalações de processamento de gás e plantas petroquímicas e químicas, segurança significa controlar e prevenir a perda ou a exposição aos fluidos bombeados. Confiabilidade significa bombas que operam de forma eficiente e econômica, com menor necessidade de manutenção.
Um selo mecânico bem projetado garante ao operador de bombas um desempenho duradouro, seguro e confiável, com tecnologia comprovada. Entre os diversos equipamentos rotativos e uma infinidade de componentes, os selos mecânicos comprovadamente apresentam desempenho confiável na maioria dos tipos de condições operacionais.
BOMBAS E VEDAÇÕES — UMA BOA AJUSTE
É difícil acreditar que quase 30 anos se passaram desde a disseminação em massa da tecnologia de bombas sem selo na indústria de processos. A nova tecnologia foi promovida como a solução para todos os problemas e limitações percebidas dos selos mecânicos. Alguns sugeriram que essa alternativa eliminaria completamente o uso de selos mecânicos.
No entanto, pouco tempo depois dessa promoção, os usuários finais descobriram que as vedações mecânicas poderiam atender ou exceder os requisitos legais de vazamento e contenção. Além disso, os fabricantes de bombas apoiaram a tecnologia fornecendo câmaras de vedação atualizadas para substituir as antigas "caixas de gaxeta" de compressão.
As câmaras de vedação atuais são projetadas especificamente para selos mecânicos, permitindo uma tecnologia mais robusta em uma plataforma de cartucho, proporcionando uma instalação mais fácil e criando um ambiente que permite que os selos funcionem em seu potencial máximo.
AVANÇOS DE DESIGN
Em meados da década de 1980, novas regulamentações ambientais forçaram a indústria a considerar não apenas a contenção e as emissões, mas também a confiabilidade dos equipamentos. O tempo médio entre reparos (MTBR) para selos mecânicos em uma planta química era de aproximadamente 12 meses. Hoje, o MTBR médio é de 30 meses. Atualmente, a indústria petrolífera, sujeita a alguns dos níveis de emissão mais rigorosos, tem um MTBR médio de mais de 60 meses.
Os selos mecânicos mantiveram sua reputação ao demonstrar a capacidade de atender e até mesmo exceder os requisitos da melhor tecnologia de controle disponível (BACT). Além disso, eles o fizeram mantendo-se como uma tecnologia econômica e energeticamente eficiente, disponível para atender às regulamentações ambientais e de emissões.
Programas de computador permitem que as vedações sejam modeladas e prototipadas antes da fabricação, para confirmar como elas lidarão com condições operacionais específicas antes de serem instaladas em campo. Os recursos de projeto para a fabricação de vedações e a tecnologia dos materiais das faces das vedações evoluíram a ponto de poderem ser desenvolvidos para um ajuste único a uma aplicação de processo.
Os programas e tecnologias de modelagem computacional atuais permitem o uso de programas de revisão de projeto 3D, análise de elementos finitos (FEA), dinâmica de fluidos computacional (CFD), análise de corpo rígido e diagnóstico por imagem térmica que não estavam prontamente disponíveis no passado ou eram muito caros para uso frequente com os primeiros desenhos 2D. Esses avanços nas técnicas de modelagem aumentaram a confiabilidade do projeto de selos mecânicos.
Esses programas e tecnologias abriram caminho para o projeto de vedações de cartucho padrão com componentes muito mais robustos. Isso incluiu a remoção de molas e anéis de vedação dinâmicos do fluido de processo e tornou a tecnologia de estator flexível o projeto preferido.
CAPACIDADE DE TESTE DE DESIGN PERSONALIZADO
A introdução de vedações de cartucho padrão contribuiu significativamente para uma maior confiabilidade do sistema de vedação por meio de sua robustez e facilidade de instalação. Essa robustez permite uma gama mais ampla de condições de aplicação com desempenho confiável.
Além disso, o projeto e a fabricação mais rápidos de sistemas de vedação personalizados permitiram o "ajuste fino" para atender aos diferentes requisitos de operação da bomba. A personalização pode ser introduzida por meio de alterações na própria vedação ou, mais facilmente, por meio de componentes auxiliares do sistema, como um projeto de tubulação. A capacidade de controlar o ambiente da vedação sob diferentes condições operacionais por meio de um sistema de suporte ou projetos de tubulação é crucial para o desempenho e a confiabilidade da vedação.
Uma evolução natural também ocorreu: bombas mais personalizadas, com um selo mecânico correspondente. Hoje, um selo mecânico pode ser projetado e testado rapidamente para qualquer tipo de condição de processo ou característica da bomba. As faces do selo, os parâmetros dimensionais da câmara de selo e o encaixe do selo na câmara podem ser projetados e fabricados sob medida para uma ampla gama de aplicações. A atualização de normas, como a Norma 682 do Instituto Americano de Petróleo (API), também impulsionou uma maior confiabilidade do selo por meio de requisitos que validam o projeto, os materiais e a funcionalidade do selo.
UM AJUSTE PERSONALIZADO
A indústria de vedações luta diariamente contra a comoditização da tecnologia de vedações. Muitos compradores pensam que "uma vedação é uma vedação é uma vedação". Bombas padrão frequentemente utilizam a mesma vedação básica. No entanto, quando instaladas e aplicadas a condições específicas de processo, algum tipo de personalização no sistema de vedação é frequentemente implementado para obter a confiabilidade necessária naquele conjunto específico de condições operacionais e processo químico.
Mesmo com o mesmo design de cartucho padrão, existe um amplo potencial de personalização, desde a seleção dos componentes do material até o projeto de tubulação empregado. A orientação do fabricante do selo sobre a seleção dos componentes do sistema de vedação é crucial para atingir o nível de desempenho e a confiabilidade geral necessários. Esse tipo de personalização pode permitir que os selos mecânicos estendam a vida útil normal para até 30 a 60 meses de MTBR, em vez de 24 meses.
Com essa abordagem, os usuários finais podem ter a certeza de receber um sistema de vedação projetado para sua aplicação, forma e função específicas. Essa capacidade fornece ao usuário final o conhecimento necessário sobre o funcionamento da bomba antes da instalação. Não é necessário fazer suposições sobre como a bomba funciona ou se ela atende à aplicação.
DESIGN CONFIÁVEL
Embora a maioria dos operadores de processo desempenhe as mesmas funções, as aplicações não são as mesmas. Os processos operam em velocidades, temperaturas e viscosidades diferentes, com procedimentos operacionais e configurações de bombas diferentes.
Ao longo dos anos, a indústria de selos mecânicos introduziu inovações significativas que reduziram a sensibilidade dos selos a condições operacionais variáveis e levaram a um aumento na confiabilidade. Isso significa que, se um usuário final não tiver instrumentação de monitoramento para fornecer alertas sobre vibração, temperatura, cargas de rolamentos e motores, os selos atuais, na maioria dos casos, ainda desempenharão suas funções principais.
CONCLUSÃO
Por meio de engenharia de confiabilidade, aprimoramentos de materiais, projeto assistido por computador e técnicas avançadas de fabricação, os selos mecânicos continuam a comprovar seu valor e confiabilidade. Apesar das mudanças no controle de emissões e contenção, bem como nos limites de segurança e exposição, os selos se mantiveram à frente dos requisitos desafiadores. É por isso que os selos mecânicos ainda são a escolha preferida nas indústrias de processo.
Horário de publicação: 30/06/2022