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 as velocidades, pressões, vazões 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 menos necessidade de manutenção.
Um selo mecânico bem projetado garante ao operador da bomba um desempenho duradouro, seguro e confiável, graças à tecnologia comprovada. Em meio a diversos equipamentos rotativos e uma infinidade de componentes, os selos mecânicos demonstram um desempenho confiável na maioria das condições de operação.
BOMBAS E VEDAÇÕES — UMA ÓTIMA COMBINAÇÃO
É difícil acreditar que quase 30 anos se passaram desde a ampla promoção da tecnologia de bombas sem selo mecânico na indústria de processos. A nova tecnologia foi divulgada como a solução para todos os problemas e limitações percebidas dos selos mecânicos. Alguns chegaram a sugerir que essa alternativa eliminaria completamente o uso de selos mecânicos.
No entanto, pouco tempo depois dessa promoção, os usuários finais descobriram que os selos mecânicos podiam atender ou até mesmo superar os requisitos legais de estanqueidade e contenção. Além disso, os fabricantes de bombas apoiaram a tecnologia fornecendo câmaras de vedação atualizadas para substituir as antigas gaxetas 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 com todo o seu potencial.
AVANÇOS NO DESIGN
Em meados da década de 1980, novas regulamentações ambientais obrigaram a indústria a considerar não apenas o confinamento 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, apresenta um MTBR médio superior a 60 meses.
Os selos mecânicos mantiveram sua reputação ao demonstrarem a capacidade de atender e até mesmo superar os requisitos da melhor tecnologia de controle disponível (BACT). Além disso, fizeram isso permanecendo uma tecnologia econômica e energeticamente eficiente, disponível para atender às regulamentações ambientais e de emissões.
Os programas de computador permitem que as vedações sejam modeladas e prototipadas antes da fabricação, para confirmar como elas se comportarão em condições operacionais específicas antes de serem instaladas em campo. As capacidades de projeto de fabricação de vedações e a tecnologia dos materiais da face da vedação evoluíram a tal ponto que podem ser desenvolvidas para um encaixe perfeito em uma aplicação de processo.
Os programas e tecnologias de modelagem computacional atuais permitem o uso de revisão de projeto 3D, análise de elementos finitos (FEA), dinâmica de fluidos computacional (CFD), análise de corpos rígidos e programas de diagnóstico por imagem térmica que não estavam prontamente disponíveis no passado ou eram muito caros para uso frequente com os métodos de desenho 2D mais antigos. Esses avanços nas técnicas de modelagem aumentaram a confiabilidade do projeto de selos mecânicos.
Esses programas e tecnologias abriram caminho para o desenvolvimento de vedações de cartucho padrão com componentes muito mais robustos. Isso incluiu a remoção de molas e anéis de vedação dinâmicos do fluido do processo, tornando a tecnologia de estator flexível a opção de projeto preferida.
CAPACIDADE DE TESTE DE DESIGN PERSONALIZADO
A introdução de vedações de cartucho padrão contribuiu significativamente para uma maior confiabilidade dos sistemas de vedação, graças à 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 possibilitaram o "ajuste fino" para 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 de operação, por meio de um sistema de suporte ou projetos de tubulação, é fundamental para o desempenho e a confiabilidade da vedação.
Uma progressão natural também ocorreu com o desenvolvimento de bombas projetadas sob medida, com selos mecânicos personalizados correspondentes. 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 vedação e a forma como o selo se encaixa na câmara podem ser projetados e fabricados sob medida para uma ampla gama de aplicações. A atualização de normas, como a norma API 682 (American Petroleum Institute), também impulsionou uma maior confiabilidade dos selos por meio de requisitos que validam o projeto, os materiais e a funcionalidade dos selos.
UM AJUSTE PERSONALIZADO
A indústria de selos enfrenta diariamente a comoditização da tecnologia de vedação. Muitos compradores acreditam que "vedação é vedação, independentemente da forma como for". Bombas padrão geralmente podem usar o mesmo tipo básico de vedação. No entanto, quando instaladas e aplicadas a condições específicas de processo, algum tipo de personalização no sistema de vedação é frequentemente implementada para obter a confiabilidade necessária sob aquele conjunto específico de condições operacionais e processo químico.
Mesmo com o mesmo projeto de cartucho padrão, existe um amplo leque de possibilidades de personalização, desde a seleção dos componentes do material até o projeto de tubulação empregado. A orientação do fabricante da vedação na seleção dos componentes do sistema de vedação é crucial para atingir o nível de desempenho e confiabilidade geral necessários. Esse tipo de personalização pode permitir que as vedações mecânicas estendam seu uso normal para até 30 a 60 meses de MTBR (Tempo Médio Entre Falhas), em vez de 24 meses.
Com essa abordagem, os usuários finais têm a garantia de receber um sistema de vedação projetado especificamente para sua aplicação, forma e função. Essa funcionalidade proporciona ao usuário final o conhecimento necessário sobre o funcionamento da bomba antes mesmo de sua instalação. Não há necessidade de adivinhar como a bomba funciona ou se ela é adequada para a aplicação.
DESIGN CONFIÁVEL
Embora a maioria dos operadores de processo execute as mesmas funções, as aplicações não são as mesmas. Os processos ocorrem em velocidades, temperaturas e viscosidades diferentes, com procedimentos operacionais e configurações de bombas distintos.
Ao longo dos anos, a indústria de selos mecânicos introduziu inovações significativas que diminuíram a sensibilidade dos selos às variações das condições de operação, resultando em maior confiabilidade. Isso significa que, mesmo que o usuário final não disponha de instrumentos de monitoramento para alertar sobre vibração, temperatura, cargas em rolamentos e motores, os selos atuais, na maioria dos casos, ainda desempenharão suas funções principais.
CONCLUSÃO
Por meio da engenharia de confiabilidade, aprimoramentos de materiais, projeto auxiliado por computador e técnicas avançadas de fabricação, os selos mecânicos continuam a comprovar seu valor e confiabilidade. Apesar das mudanças nos controles de emissões e contenção, bem como nos limites de segurança e exposição, os selos se mantiveram à frente das exigências rigorosas. É por isso que os selos mecânicos ainda são a escolha preferida nas indústrias de processo.
Data da publicação: 30 de junho de 2022