Para entender o vazamento da bomba centrífuga, é importante primeiro entender a operação básica de uma bomba centrífuga.À medida que o fluxo entra pelo olho do impulsor da bomba e sobe pelas palhetas do impulsor, o fluido está a uma pressão mais baixa e a uma velocidade baixa.Quando o fluxo passa pela voluta, a pressão aumenta e a velocidade aumenta.O fluxo então sai pela descarga, ponto em que a pressão é alta, mas a velocidade diminui.O fluxo que entra na bomba tem que sair da bomba.A bomba confere carga (ou pressão), o que significa que aumenta a energia do fluido da bomba.
Certas falhas de componentes de uma bomba centrífuga, como acoplamento, juntas hidráulicas, estáticas e rolamentos, farão com que todo o sistema falhe, mas aproximadamente sessenta e nove por cento de todas as falhas da bomba resultam do mau funcionamento do dispositivo de vedação.
A NECESSIDADE DE SELOS MECÂNICOS
Um selo mecânico é um dispositivo usado para controlar o vazamento entre um eixo rotativo e um recipiente cheio de líquido ou gás.Sua principal responsabilidade é controlar o vazamento.Todos os selos vazam - eles precisam manter um filme de fluido sobre toda a face do selo mecânico.O vazamento que sai do lado atmosférico é bastante baixo;o vazamento em um hidrocarboneto, por exemplo, é medido por um medidor de VOC em partes/milhão.
Antes do desenvolvimento dos selos mecânicos, os engenheiros normalmente vedavam uma bomba com engaxetamento mecânico.O engaxetamento mecânico, um material fibroso geralmente impregnado com um lubrificante como o grafite, era cortado em seções e colocado no que se chamava de “caixa de vedação”.Uma junta de vedação foi então adicionada ao
traseiro para embalar tudo.Como a gaxeta está em contato direto com o eixo, ela requer lubrificação, mas ainda consome potência.
Normalmente, um “anel lanterna” permite que a água de descarga seja aplicada na gaxeta.Essa água, necessária para lubrificar e resfriar o eixo, vazará para o processo ou para a atmosfera.Dependendo da sua aplicação, você pode precisar:
· direcionar a água de descarga para longe do processo para evitar contaminação.
· evitar que a água de descarga se acumule no chão (overspray), o que é uma preocupação da OSHA e uma preocupação de manutenção.
· proteger a caixa do mancal da água de descarga, que pode contaminar o óleo e eventualmente levar à falha do mancal.
Como acontece com todas as bombas, você vai querer testar sua bomba para descobrir os custos anuais necessários para funcionar.Uma bomba de enchimento pode ser acessível para instalar e manter, mas se você calcular quantos litros de água ela consome por minuto ou por ano, poderá se surpreender com o custo.Uma bomba de selo mecânico pode economizar muitos custos anuais.
Dada a geometria geral de um selo mecânico, em qualquer lugar que haja uma junta ou um o-ring, surge um ponto de vazamento potencial:
· Um o-ring (ou gaxeta) dinâmico erodido, gasto ou desgastado conforme o selo mecânico se move.
· Sujeira ou contaminação entre os selos mecânicos.
· Uma operação fora do projeto dentro dos selos mecânicos.
OS CINCO TIPOS DE FALHAS DO DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO
Se a bomba centrífuga apresentar um vazamento descontrolado, você deve verificar cuidadosamente todas as possíveis causas para determinar se você precisa de reparos ou uma nova instalação.
1. Falhas Operacionais
Negligenciar o ponto de melhor eficiência: Você está operando a bomba no ponto de melhor eficiência (BEP) em uma curva de desempenho?Cada bomba é projetada com um
Ponto de Eficiência específico.Ao operar a bomba fora dessa região, você cria problemas com o fluxo que causam a falha do sistema.
Cabeça de sucção positiva líquida insuficiente (NPSH): Se você não tiver cabeça de sucção suficiente para sua bomba, o conjunto rotativo pode ficar instável, causar cavitação e resultar em falha de vedação.
Operação sem carga: Se você definir a válvula de controle muito baixa para estrangular a bomba, poderá sufocar o fluxo.O fluxo estrangulado causa recirculação dentro da bomba, o que gera calor e promove a falha do selo.
Funcionamento a seco e ventilação inadequada do selo: Uma bomba vertical é a mais suscetível, pois o selo mecânico está posicionado na parte superior.Se você tiver uma ventilação inadequada, o ar pode ficar preso ao redor da vedação e não conseguir evacuar a caixa de vedação.O selo mecânico falhará em breve se a bomba continuar a funcionar nesta condição.
Baixa margem de vapor: são fluidos intermitentes;hidrocarbonetos quentes irão piscar uma vez expostos às condições atmosféricas.À medida que o filme de fluido passa pelo selo mecânico, ele pode piscar no lado atmosférico e causar uma falha.Essa falha geralmente ocorre com sistemas de alimentação de caldeiras - água quente a 250-280ºF pisca com a queda de pressão nas faces de vedação.
2. Falhas Mecânicas
O desalinhamento do eixo, o desequilíbrio do acoplamento e o desequilíbrio do impulsor podem contribuir para falhas do selo mecânico.Além disso, após a instalação da bomba, se você tiver tubos desalinhados aparafusados a ela, isso causará muita tensão na bomba.Você também precisa evitar uma base ruim: a base é segura?É rebocado corretamente?Você tem um pé macio?Está parafusado corretamente?E por último, verifique os rolamentos.Se a tolerância dos rolamentos diminuir, os eixos se moverão e causarão vibrações na bomba.
3. Falhas de componentes de vedação
Você tem um bom par tribológico (o estudo do atrito)?Você escolheu as combinações corretas de revestimento?E quanto à qualidade do material da face do selo?Seus materiais são apropriados para sua aplicação específica?Você selecionou as vedações secundárias adequadas, como juntas e anéis de vedação, preparadas para ataques químicos e térmicos?Suas molas não devem estar entupidas ou seus foles corroídos.Por último, fique atento a distorções da face por pressão ou calor, pois uma vedação mecânica sob grande pressão realmente se curva e o perfil torto pode causar vazamento.
4. Falhas de projeto do sistema
Você precisa de um arranjo de descarga de vedação adequado, juntamente com resfriamento suficiente.Os sistemas duplos têm fluidos de barreira;o pote de vedação auxiliar precisa estar no local certo, com a instrumentação e tubulação corretas.Você precisa levar em consideração o comprimento do tubo reto na sucção - alguns sistemas de bomba mais antigos, que geralmente vinham como um skid embalado, incluem um cotovelo de 90º na sucção logo antes de o fluxo entrar no olho do impulsor.O cotovelo causa um fluxo turbulento que cria instabilidades no conjunto rotativo.Toda a tubulação de sucção/descarga e desvio também precisa ser projetada corretamente, especialmente se alguns tubos tiverem sido reparados em algum momento ao longo dos anos.
5. Todo o resto
Outros fatores diversos respondem por apenas cerca de 8% de todas as falhas.Por exemplo, às vezes são necessários sistemas auxiliares para fornecer um ambiente operacional aceitável para um selo mecânico.Para referência a sistemas duais, você precisa de um fluido auxiliar para atuar como uma barreira que evita que a contaminação ou fluido de processo se espalhe no ambiente.No entanto, para a maioria dos usuários, abordar uma das quatro primeiras categorias terá a solução de que precisam.
CONCLUSÃO
Os selos mecânicos são um fator importante na confiabilidade do equipamento rotativo.Eles são responsáveis por vazamentos e falhas do sistema, mas também indicam problemas que eventualmente causariam sérios danos no futuro.A confiabilidade da vedação é muito afetada pelo projeto da vedação e pelo ambiente operacional.
Por Frank Rotello, engenheiro mecânico da Cummins-Wagner Co., Inc.
Horário da postagem: 04 de janeiro de 2022