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Apr 05, 2024

Determine o melhor plano de tubulação para suporte de vedações mecânicas em bombas verticais

Tirar o máximo proveito de um selo mecânico é diretamente proporcional à qualidade do ambiente em que ele opera. Em quase todas as aplicações, a chave para a longevidade do selo mecânico e

Tirar o máximo proveito de um selo mecânico é diretamente proporcional à qualidade do ambiente em que ele opera. Em quase todas as aplicações, a chave para a longevidade do selo mecânico e o tempo médio estendido entre falhas (MTBF) é compreender as necessidades do selo mecânico e como ele deve ser suportado. Embora cada aplicação seja única em seus requisitos de vedação mecânica, as aplicações de bombas verticais apresentam um conjunto específico de desafios.

Ao determinar o(s) melhor(es) plano(s) de tubulação para suportar uma vedação mecânica, é importante primeiro entender como diferentes tipos de bombas podem afetar a pressão da câmara de vedação. Por exemplo, a pressão da câmara de vedação em uma bomba vertical suspensa (OH3) dependerá das características específicas do impulsor. Já para uma bomba de depósito vertical (VS5), como a tubulação de descarga passa fora da coluna do eixo, a pressão da câmara de vedação será muito próxima da pressão atmosférica. Este artigo se concentra em três categorias exclusivas de bombas: bombas verticais de turbina e de poço úmido, bombas verticais de depósito e polpa e bombas verticais suspensas.

O selo mecânico em uma turbina vertical ou bomba para poço úmido está localizado na coluna do eixo acima da placa de montagem da bomba. O fluido do processo é conduzido através da coluna do eixo e sai da bomba pelo bocal de descarga. Por causa disso, a pressão da câmara de vedação será equivalente à pressão de descarga da bomba. A vedação mecânica precisará ser adequadamente ventilada para evitar bloqueio de vapor, portanto a porta de descarga deve estar o mais alta possível axialmente (acima das faces da vedação).

O plano de tubulação mais comum selecionado para esses tipos de bombas é o Plano 13 do American Petroleum Institute (API), que precisa ser dimensionado para fornecer fluxo de descarga adequado sobre as faces da vedação para mantê-las resfriadas e lubrificadas. A principal vantagem do Plano API 13 neste arranjo é que ele permite a ventilação contínua do fluido do processo para evitar o acúmulo de vapor na câmara de vedação e travar a vedação com vapor.

As posições axiais das portas de descarga tornam-se importantes ao operar um selo mecânico vertical. Para promover o melhor cenário de ventilação possível, as portas de descarga (FO) devem estar localizadas o mais externamente possível, acima das faces da vedação. Em contraste, para qualquer vedação orientada verticalmente, as portas embutidas (FI) devem estar abaixo das portas FO. Se possível, a porta nivelada no selo mecânico deve ser tangencial para facilitar o fluxo em todo o selo.

O API Plan 13 também pode ser usado para remover sólidos da câmara de vedação. Se houver sólidos no fluido do processo, é aconselhável usar API Plano 13 em conjunto com uma bucha de sangria (geralmente fornecida pelo fabricante da bomba) e incluir API Plano 32 para lavagem adequada da câmara de vedação.

As bombas verticais de depósito e de polpa diferem das bombas verticais de turbina porque o fluido do processo não é descarregado através da coluna do eixo. Uma tubulação separada é conectada ao bocal de descarga para que o fluido do processo seja descarregado fora da coluna do eixo para um local separado.

Isto deixa a maior parte da coluna do eixo vazia (cheia de ar ou vapor) e à pressão atmosférica. Sendo este o caso, o selo mecânico só é necessário para evitar que vapores indesejados vazem para a atmosfera. Dependendo do plano de tubulação selecionado, um sistema de fluido de barreira de gás ou líquido pode ser usado para conseguir isso.

Os Planos API 53, 54 e 74 fornecem um fluido de barreira pressurizado (barreira líquida para o Plano 53 e 54, fluido de barreira de gás para o Plano 74) na vedação para impedir que o fluido do processo vaze para a atmosfera. Isto pode ser mais crítico ao vedar um reservatório vertical ou bomba de polpa onde o vapor pode se acumular na coluna do eixo. Se um sistema de barreira pressurizada for selecionado para um reservatório vertical ou bomba de polpa, é crucial garantir que uma porta de drenagem esteja disponível na coluna do eixo. Se a porta de drenagem não estiver presente, a coluna do eixo poderá encher-se de fluido e sobrepressurizar a vedação.

Em uma bomba suspensa vertical, o selo mecânico fica logo acima da parte traseira do impulsor, como em uma bomba suspensa horizontal. Sendo este o caso, as características do impulsor terão um impacto significativo na pressão que atua na câmara de vedação. Os anéis de desgaste facilitam a interação entre o impulsor e a carcaça da bomba, a fim de evitar que o fluido na descarga recircule de volta para a sucção. Eles também reduzem a carga axial no impulsor, diminuindo a pressão diferencial entre a frente do impulsor e a câmara de vedação. Dependendo das características do impulsor, a pressão da câmara de vedação estaria entre a pressão de sucção e a pressão de descarga para bombas verticais suspensas.