A falha do vedante mecânico é um problema frustrante e dispendioso que afecta muitas operações industriais.
Desde a instalação incorrecta à contaminação e a condições de funcionamento extremas, as causas potenciais são numerosas e muitas vezes difíceis de diagnosticar. Se não forem controladas, as falhas nos vedantes podem levar a períodos de inatividade não planeados, perda de produção e reparações dispendiosas.
Nesta publicação, vamos analisar as causas mais comuns de falha dos vedantes mecânicos e fornecer dicas práticas para o ajudar a identificar e resolver os problemas antes que se transformem em problemas graves.
Funcionamento a seco
A falha do selo mecânico pode ocorrer devido a várias causas, sendo o funcionamento a seco uma das mais comuns. O funcionamento a seco ocorre quando as faces do vedante funcionam sem a lubrificação adequada do fluido bombeado. Isto pode ser causado por:
- Nível de fluido insuficiente na bomba: Se o nível do fluido descer abaixo do mínimo necessário para que a bomba funcione corretamente, pode provocar o funcionamento em seco do vedante.
- Filtro de sucção entupido: Um filtro obstruído pode restringir o fluxo para a bomba, levando a que o fluido chegue insuficientemente às faces do vedante.
- Válvula de descarga fechada: Se a válvula de descarga estiver fechada enquanto a bomba estiver a funcionar, pode provocar o aquecimento e a vaporização do fluido, resultando no funcionamento a seco do vedante.
- Válvula de retenção encravada: Uma válvula de retenção encravada pode impedir que o fluido chegue às faces do vedante, provocando o seu funcionamento a seco.
Instalação incorrecta
A instalação incorrecta é outra causa frequente de falha do vedante mecânico. Alguns problemas comuns de instalação incluem:
- Desalinhamento: O desalinhamento entre os eixos da bomba e do motor pode causar vibração excessiva e desgaste desigual nas faces do vedante, levando a uma falha prematura.
- Tamanho incorreto do vedante: A instalação de um vedante de tamanho incorreto pode provocar fugas ou um desgaste acelerado.
- Aperto excessivo dos elementos de fixação: A aplicação de um binário demasiado elevado ao apertar os parafusos pode distorcer as faces de vedação, provocando fugas.
- Faces de vedação danificadas: As faces da junta que forem riscadas, lascadas ou danificadas de outra forma durante a instalação podem falhar prematuramente.
- Folga excessiva do veio: Uma folga axial ou radial excessiva no veio pode provocar um desalinhamento e uma carga desigual nas faces do vedante.
Contaminação
A contaminação do fluido bombeado ou do fluido de lavagem também pode levar à falha do selo mecânico. As fontes comuns de contaminação incluem:
- Sólidos no fluido: As partículas abrasivas, como areia, ferrugem ou detritos de desgaste, podem ficar presas entre as faces do vedante, causando riscos e desgaste acelerado.
- Líquido de lavagem contaminado: Se o fluido de lavagem utilizado para arrefecer e lubrificar o vedante estiver contaminado com sólidos ou produtos químicos incompatíveis, pode danificar as faces do vedante e os elastómeros.
Vibração
A vibração excessiva pode provocar a falha prematura dos vedantes mecânicos. As fontes comuns de vibração incluem:
- Desequilíbrio da bomba: Um impulsor ou rotor desequilibrado pode criar vibrações que são transmitidas ao vedante.
- Desalinhamento: O desalinhamento entre a bomba e o acionador pode gerar vibrações que danificam a junta.
- Funcionamento fora do Ponto de Melhor Eficiência (BEP): O funcionamento da bomba demasiado longe do seu BEP pode aumentar os níveis de vibração.
- Rolamentos desgastados: As chumaceiras gastas ou danificadas podem permitir um movimento excessivo do veio e vibrações.
Incompatibilidade química
Os selos mecânicos são construídos a partir de uma variedade de materiais, incluindo metais, cerâmicas e elastómeros. Se esses materiais não forem compatíveis com o fluido bombeado, pode ocorrer ataque químico, levando à falha do selo. Problemas comuns de compatibilidade incluem:
- Inchaço ou amolecimento dos elastómeros: A exposição a determinados produtos químicos pode fazer com que os componentes de vedação elastoméricos (por exemplo, O-rings) inchem, amoleçam ou se degradem, comprometendo a sua capacidade de vedação.
- Ataque químico às faces das focas: Os produtos químicos corrosivos podem gravar ou perfurar os materiais da face do vedante, provocando um aumento das fugas e reduzindo a vida útil do vedante.
Condições extremas de funcionamento
Os selos mecânicos são concebidos para funcionar dentro de intervalos específicos de temperatura e pressão. Quando expostos a condições que ultrapassam esses limites, a falha do selo torna-se significativamente mais provável:
- Temperaturas elevadas: O funcionamento de uma junta de estanquidade rotativa a temperaturas superiores aos seus limites nominais irá degradar as faces da junta, os elastómeros e outros componentes.
- Pressões elevadas: A exposição de um vedante a pressões superiores às suas especificações exerce uma tensão excessiva sobre as faces do vedante, as molas e os vedantes secundários.
- Picos de pressão: Picos repentinos na pressão do sistema, mesmo que de curta duração, transmitem cargas de choque que podem lascar, rachar ou fraturar completamente as faces dos vedantes.
Plano de descarga de vedante inadequado
Um plano de lavagem ineficaz do vedante não arrefecerá e limpará adequadamente o vedante mecânico, resultando em danos térmicos e contaminação da face do vedante. Os problemas comuns do plano de lavagem incluem:
- Arrefecimento inadequado: Se o fluido de lavagem não conseguir remover calor suficiente da câmara do vedante, este funcionará a temperaturas elevadas, causando a degradação dos componentes e fluidos do vedante. O sobreaquecimento provoca a coquefacção de fluidos carbonosos e a cristalização de alguns produtos químicos que desgastam rapidamente as faces do vedante.
- Contaminação: Um plano de descarga deve impedir que o fluido do processo e os contaminantes ambientais entrem na câmara do vedante. As partículas abrasivas incrustar-se-ão na face macia do vedante e arranharão a face dura. A acumulação de sólidos nos componentes do vedante restringe o movimento e provoca o bloqueio.
- Aprisionamento de ar: As bolhas de ar que entram na porta de lavagem migram para as faces dos vedantes, onde causam fissuras, lascas e danos térmicos. O ar dissolvido no fluido de lavagem sairá da solução em regiões de baixa pressão perto do lado atmosférico das faces do vedante.
Movimento e excentricidade do veio
Os selos mecânicos dependem de um alinhamento preciso e da concentricidade entre o eixo e as faces do selo. O movimento excessivo do eixo ou a excentricidade podem causar falhas no vedante através de vários mecanismos:
- Rolamentos desgastados: À medida que os rolamentos se desgastam, o aumento da folga permite que o eixo orbite dentro do envelope do rolamento. Este movimento radial do veio provoca um deslocamento axial cíclico dos componentes do vedante, resultando em vibração, fadiga e danos na face do vedante. O desgaste acentuado dos rolamentos pode permitir o contacto entre o eixo e o vedante.
- Eixo curvado: Uma curvatura do eixo produzirá um deslocamento axial oscilante dos componentes do vedante à medida que o eixo roda. Tal como um rolamento gasto, isto impede que as faces do vedante mantenham um contacto adequado. O desalinhamento de um eixo curvado concentra a carga num ponto da face do vedante, levando a um desgaste prematuro.
Cavitação
A cavitação ocorre quando a pressão localizada do fluido cai abaixo da pressão de vapor, formando cavidades ou bolhas de vapor. Quando estas bolhas colapsam perto das faces do vedante, podem causar danos significativos:
- Erosão das faces dos vedantes: A implosão das bolhas de cavitação gera microjactos de alta velocidade e ondas de choque que corroem progressivamente o material da face do vedante. Os buracos e irregularidades superficiais resultantes perturbam a planura da face do vedante e a película de fluido, causando fugas.
- Vibração: A cavitação dentro da câmara de vedação induz vibrações intensas de alta frequência. Estas vibrações podem causar fadiga nos componentes do vedante, danos secundários no vedante e maior desgaste devido à rutura das películas de lubrificação entre as faces.
