Sabemos que um selo mecânico deve funcionar até que o carbono se desgaste, mas nossa experiência mostra que isso nunca acontece com o selo original que veio instalado na bomba. Compramos um selo mecânico novo e caro, e esse também não se desgasta. Então, o novo selo foi um desperdício de dinheiro?
Na verdade, não. Você está fazendo algo que parece lógico, tentando resolver o problema da vedação comprando uma vedação diferente, mas isso é como tentar obter uma boa pintura em um automóvel comprando uma tinta de marca famosa.
Para obter uma boa pintura em um automóvel, você precisa fazer quatro coisas: preparar a lataria (reparos na lataria, remoção de ferrugem, lixamento, mascaramento etc.); comprar uma tinta de boa marca (nem todas as tintas são iguais); aplicar a tinta corretamente (com a pressão de ar adequada, sem gotejamento ou escorrimento e lixamento frequente entre as demãos de primer e acabamento); e cuidar da pintura após a aplicação (manter o carro lavado, encerado e guardado em garagem).
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Se você fizer essas quatro coisas corretamente, quanto tempo pode durar a pintura de um automóvel? Obviamente, por anos. Saia e observe os carros passando e você verá evidências de pessoas que não estão fazendo essas quatro coisas. Na verdade, é tão raro que, quando vemos um carro antigo com boa aparência, ficamos admirando-o.
Para alcançar uma boa vida útil para as focas, também são necessários quatro passos. Eles podem parecer óbvios, mas vamos analisá-los mesmo assim.
Prepare a bomba para a vedação – essa é a parte principal do trabalho.
Compre uma boa vedação – uma boa tinta.
Instale a vedação corretamente – aplique a tinta corretamente
Aplique o controle ambiental correto, se necessário (e provavelmente será) – além de lavar e encerar.
Analisaremos cada um desses tópicos em detalhes e, com sorte, começaremos a aumentar a vida útil de nossos selos mecânicos até o ponto em que a maioria deles se desgaste por inércia. Essas informações se referem a bombas centrífugas, mas também podem ser aplicadas a praticamente qualquer tipo de equipamento rotativo, incluindo misturadores e agitadores.
Prepare a bomba para a vedação.
Para preparar o equipamento, você deve fazer um alinhamento entre a bomba e o driver usando um alinhador a laser. Um adaptador de estrutura "C" ou "D" é uma opção ainda melhor.
Em seguida, você realiza o balanceamento dinâmico do conjunto rotativo, o que pode ser feito utilizando a maioria dos equipamentos de análise de vibração, mas consulte seu fornecedor caso não possua o programa. É imprescindível garantir que o eixo não esteja empenado e que a rotação ocorra entre centros.
É recomendável evitar buchas de eixo, pois um eixo sólido tem menor probabilidade de sofrer deflexão e é muito melhor para uma vedação mecânica, além de tentar reduzir a tensão na tubulação sempre que possível.
Utilize uma bomba com design de "linha central" se a temperatura do produto for superior a 100 °C, pois isso reduzirá alguns problemas de tensão na tubulação da bomba. Além disso, utilize bombas com uma baixa relação entre o comprimento do eixo e o diâmetro. Isso é extremamente importante em bombas com serviço intermitente.
Use uma gaxeta de tamanho maior, evite modelos cônicos e deixe bastante espaço para a vedação. Tente deixar a face da gaxeta o mais perpendicular possível ao eixo, o que pode ser feito com ferramentas de faceamento, e reduza a vibração usando quaisquer técnicas que você conheça.
É essencial evitar a cavitação da bomba, pois as faces de vedação podem se abrir repentinamente e possivelmente sofrer danos. O golpe de aríete também pode ocorrer se houver uma queda de energia na bomba enquanto ela estiver funcionando, portanto, tome medidas preventivas para evitar esses problemas.
Há alguns pontos que precisam ser verificados ao preparar a bomba para a vedação, incluindo: que a massa do pedestal da bomba/motor seja pelo menos cinco vezes a massa dos componentes que estão sobre ele; que haja dez diâmetros de tubo entre a sucção da bomba e a primeira curva; e que a placa de base esteja nivelada e fixada com argamassa.
Mantenha o impulsor aberto ajustado para minimizar vibrações e problemas de recirculação interna, certifique-se de que os rolamentos estejam devidamente lubrificados e que água e sólidos não estejam penetrando na cavidade dos rolamentos. Você também deve substituir as vedações de graxa ou de lábio por vedações labirínticas ou de face.
Certifique-se de evitar linhas de recirculação de descarga conectadas à caixa de gaxetas; na maioria dos casos, a recirculação por sucção será melhor. Se a bomba tiver anéis de desgaste, verifique também a folga dos mesmos.
Os últimos passos na preparação da bomba incluem garantir que as partes em contato com o fluido sejam fabricadas com materiais resistentes à corrosão, pois produtos de limpeza e solventes presentes nas tubulações podem causar problemas imprevistos pelo projetista.
Em seguida, vede qualquer entrada de ar que possa estar entrando no lado de sucção da bomba e remova qualquer ar que possa estar preso na voluta.
Compre uma boa vedação.
Use projetos com balanceamento hidráulico que vedem tanto a pressão quanto o vácuo e, se for usar um elastômero na vedação, tente usar um anel de vedação (o-ring). Este é o formato ideal por vários motivos, mas evite que o anel de vedação seja tensionado por mola, pois isso impedirá sua flexibilidade e rolamento adequados.
Você também deve usar projetos de vedação que não sofram desgaste por atrito, pois o desgaste por atrito no eixo é uma das principais causas de falha prematura da vedação.
As vedações estacionárias (onde as molas não giram com o eixo) são melhores do que as vedações rotativas (onde as molas giram) para vedar emissões fugitivas e outros fluidos. Se a vedação tiver molas pequenas, mantenha-as fora do fluido, pois isso pode causar entupimento. Existem diversos modelos de vedação com essa característica anti-entupimento.
Uma face rígida e larga é excelente para o movimento radial que vemos em aplicações de misturadores e para vedações que estão fisicamente posicionadas a uma grande distância dos rolamentos.
Você também precisará de algum tipo de amortecimento de vibração para vedações de fole metálico de alta temperatura, pois elas não possuem o elastômero que normalmente desempenha essa função.
Utilize designs que mantenham o fluido de vedação no diâmetro externo da vedação, caso contrário, a força centrífuga lançará sólidos nas faces lapidadas e restringirá seu movimento quando o carbono se desgastar. Você também deve usar carbono sem carga para as faces de vedação, pois é o melhor tipo e o custo não é excessivo.
Além disso, certifique-se de que consegue identificar todos os materiais de vedação, pois é impossível solucionar problemas com um "material misterioso".
Não deixe que o fornecedor diga que o material dele é propriedade exclusiva, e se essa for a atitude dele, procure outro fornecedor ou fabricante, caso contrário, você merece todos os problemas que terá.
Procure manter os elastômeros longe da superfície de contato da vedação. O elastômero é a parte da vedação mais sensível ao calor, e a temperatura é mais alta nas superfícies de contato.
Qualquer produto perigoso ou caro também deve ser selado com vedação dupla. Certifique-se de que o equilíbrio hidráulico esteja correto em ambas as direções, caso contrário, você corre o risco de que uma das faces se abra em caso de inversão ou sobrepressão.
Por fim, se o projeto tiver carbono prensado em um suporte de metal, certifique-se de que o carbono foi prensado e não "contraído". O carbono prensado se moldará às irregularidades do suporte de metal, ajudando a manter as faces lapidadas planas.
Instale a vedação corretamente.
As vedações de cartucho são o único projeto que faz sentido se você quiser ajustar o impulsor, e são muito mais fáceis de instalar porque você não precisa de um desenho técnico nem de tirar medidas para obter a carga frontal correta.
Os cartuchos com vedação dupla devem ter um anel de bombeamento integrado e, sempre que possível, deve-se utilizar um fluido tampão (de menor pressão) entre as vedações para evitar problemas de diluição do produto.
Evite usar qualquer tipo de óleo como fluido de tamponamento devido ao baixo calor específico e à baixa condutividade térmica do óleo.
Durante a instalação, mantenha o retentor o mais próximo possível dos rolamentos. Geralmente há espaço para mover o retentor para fora da caixa de gaxetas e, em seguida, usar a área da caixa de gaxetas para uma bucha de suporte que ajude a estabilizar o eixo rotativo.
Dependendo da aplicação, você terá que decidir se essa bucha de suporte precisa ser mantida axialmente.
As vedações bipartidas também fazem sentido em praticamente qualquer aplicação que não exija vedações duplas ou vedação de emissões fugitivas (vazamento medido em partes por milhão).
As vedações bipartidas são o único modelo que você deve usar em bombas de dupla entrada; caso contrário, você terá que substituir ambas as vedações quando apenas uma delas falhar.
Elas também permitem a troca de vedações sem a necessidade de realinhamento com o acionador da bomba.
Não lubrifique as faces de vedação durante a instalação e mantenha sólidos longe das faces lapidadas. Se houver um revestimento protetor nas faces de vedação, certifique-se de removê-lo antes da instalação.
Se for uma vedação de fole de borracha, ela requer um lubrificante especial que fará com que o fole adira ao eixo. Normalmente, trata-se de um fluido à base de petróleo, mas você pode verificar com seu fornecedor para ter certeza. As vedações de fole de borracha também exigem que o acabamento do eixo não seja superior a 40 RMS, caso contrário, a borracha terá dificuldade em aderir ao eixo.
Por fim, ao instalar em uma aplicação vertical, certifique-se de ventilar a caixa de gaxetas nas faces de vedação. Pode ser necessário instalar essa ventilação caso o fabricante da bomba não a tenha fornecido.
Muitos selos de cartucho possuem um respiro integrado que pode ser conectado à sucção da bomba ou a algum outro ponto de baixa pressão no sistema.
Cuide da vedação.
O último passo para garantir uma boa vida útil da vedação é a manutenção contínua. As vedações preferem vedar um líquido frio, limpo e lubrificante, e embora raramente tenhamos um desses para vedar, talvez seja possível aplicar um sistema de controle ambiental na área da gaxeta para transformar seu produto em um.
Se estiver usando uma gaxeta com camisa de aquecimento, certifique-se de que a camisa esteja limpa. Condensado ou vapor são os melhores fluidos para circular pela camisa.
Experimente instalar uma bucha de carbono na extremidade da caixa de gaxetas para funcionar como uma barreira térmica que ajudará a estabilizar a temperatura da caixa de gaxetas.
A lavagem é o controle ambiental definitivo, pois causa a diluição do produto, mas se você estiver usando a vedação correta, não precisará de muita lavagem. Quatro ou cinco galões por hora (note que eu disse hora, não minuto) devem ser suficientes para esse tipo de vedação.
Você também deve manter o fluido em movimento na caixa de gaxetas para evitar o acúmulo de calor. A recirculação por sucção removerá os sólidos mais pesados que o produto que você está selando.
Como essa é a condição mais comum para lamas, utilize a recirculação por sucção como padrão. Além disso, aprenda onde não utilizá-la.
A recirculação da descarga permite aumentar a pressão na caixa de gaxetas para evitar a vaporização do fluido entre as faces lapidadas. Evite direcionar a linha de recirculação diretamente para as faces lapidadas, pois isso pode danificá-las. Se estiver usando um fole metálico, a linha de recirculação pode funcionar como um jato de areia e cortar as finas placas do fole.
Se o produto estiver muito quente, resfrie a área da caixa de gaxetas. É importante lembrar que esses controles ambientais são geralmente mais importantes quando a bomba está parada, pois as temperaturas de imersão e o resfriamento durante o desligamento podem alterar drasticamente a temperatura da caixa de gaxetas, fazendo com que o produto mude de estado.
Produtos perigosos exigem uma prensa-cabo do tipo API caso você opte por não usar vedações duplas. A bucha de segurança, que faz parte da configuração API, protegerá a vedação contra danos físicos caso ocorra a perda de um rolamento com a bomba em funcionamento.
Certifique-se de que as conexões da API estejam feitas corretamente. É fácil confundir as quatro portas e conectar a linha de descarga ou recirculação na porta de extinção.
Evite injetar muito vapor ou água na conexão de resfriamento, pois isso pode entrar na caixa do rolamento. Vazamentos na conexão de drenagem são frequentemente interpretados pelos operadores como falha na vedação. Certifique-se de que eles saibam a diferença.
Implementando essas dicas de vedação
Alguém realmente faz todas essas quatro coisas? Infelizmente, não. Se fizéssemos, 85% ou 90% das nossas vedações estariam se desgastando, em vez dos 10% ou 15% que se desgastam atualmente. A falha prematura da vedação, mesmo com bastante carbono restante na face, continua sendo a regra.
A desculpa mais comum que ouvimos para explicar nossa falta de uma boa vida útil das focas é que nunca há tempo para fazer direito, seguida do clichê: "Mas sempre há tempo para consertar". A maioria de nós realiza uma ou duas das etapas necessárias e experimenta um aumento na vida útil das focas. Não há nada de errado com um aumento na vida útil das focas, mas isso está longe de significar o desgaste total das focas.
Pense nisso por um minuto. Se a vedação dura um ano, qual a gravidade do problema? A temperatura não pode estar muito alta nem a pressão muito forte. Se isso fosse verdade, a vedação não levaria um ano para falhar. O produto também não pode estar muito sujo, pelo mesmo motivo.
Muitas vezes, descobrimos que o problema é tão simples quanto um projeto de vedação que está desgastando o eixo, causando um vazamento através da bucha ou do próprio eixo danificado. Outras vezes, constatamos que a solução de limpeza anual utilizada para limpar as tubulações é a culpada, e ninguém está alterando os materiais de vedação para evitar esse problema.
Data da publicação: 25 de agosto de 2023