vedacoes industriais conceitos

8/6/2019 VEDACOES INDUSTRIAIS CONCEITOS

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Eng. Reinaldo Cortelli / Engenharia De AplicaoDU-O-LAP Selos MecnicosTecnologia de Vedao Selagem Mecnica

Vedao o processo usado para impedir a passagem de maneira esttica ou dinmicade lquidos, gases e partculas slidas de um meio para outro. Podemos citar algunsexemplos de vedaes e aplicaes, como:

1. Juntas em partes estticas (ex.: flanges e carcaas).

2. Anis elastomricos em partes estticas e dinmicas de equipamentos (ex.: flangese anis em selos mecnicos).

3. Retentores em partes dinmicas de mquinas e equipamentos (ex.: labiais paravedar lubrificante em mancais de bombas).

4. Gaxetas: elementos mecnicos utilizados para f rear o fluxo total ou parcial.

Para a selagem de um eixo rotativo, os mais freqentes fundamentos so encontradosem uma bomba centrfuga como na figura 1. Uma bomba converte a energia de umacionador (um motor eltrico, por exemplo) em energia de velocidade ou energia depresso do produto a ser bombeado. O produto bombeado entra pelo centro do rotorque gira a velocidade relativamente alta, ocupa todo o espao entre as ps e a voluta(corpo da bomba) e centrifugado para o dimetro externo do rotor e ento flui para adescarga da bomba com uma presso superior a da suco. Esta presso de descargaflui para baixo por trs do rotor e se dirige para a caixa de vedao, e embora existam

algumas maneiras de aliviar esta presso, como por exemplo a incluso de aletas naparte traseira visando bombear o produto para a descarga ou a execuo de furos debalanceamento equilibrando as presses de descarga e suco, h a necessidade deevitar que o produto saia por este ponto, pois no existe possibilidade de eliminartotalmente a presso completamente. Este o motivo de engaxetar ou selareficientemente a bomba centrfuga.

Em misturadores / agitadores, as caixas de vedao so submetidas s pressesdestes vasos, e a vedao do eixo deve ser adequada a vedar o produto processado ouvapor do mesmo, no caso de execuo vertical destes equipamentos.

Gaxetas

O processo de engaxetamento trata se do mais antigo mtodo de vedar um eixo rotativoou alternativo, que basicamente consiste da compresso de um material resiliente,macio e lubrificante dentro do espao formado pelo eixo e a caixa de vedao doequipamento.

Em uma tpica caixa de gaxetas com anis de seco quadrada, estas encontram seem constante atrito com o eixo, e necessria uma lubrificao lquida para remoodo calor gerado, proveniente do prprio lquido a ser vedado ou de outro lquido de fonte

Figura 1

Feira da Mecnica 201011 15/05 - Anhembi/SP

Rio Oil & Gas 201012 16/09 - Riocentro/RJ

Feira da Mecnica13 a 17/05 - Anhembi/SP

Rio Oil & Gas Expo15 a 18/09- Riocentro/RJ

O que um selomecnico?

Selos Mecnicos XGaxetas.

Tecnologia de vedao eselagem mecnica

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20/7/2010http://www.du-o-lap.com.br/tecnologia_ved.htm


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externa, garantindo que haja sempre a permanncia de uma fina pelcula entre asgaxetas e o eixo.

Embora o custo do engaxetamento relativamente baixo e de fcil disponibilidade einstalao, encontramos alguns inconvenientes neste tipo de vedao:

1. Necessidade de ajustagens constantes das gaxetas ao desgaste do eixo (ou luva).Com o desgaste das gaxetas e perda da resilincia o vazamento aumenta e h

necessidade de maior compresso.

2. Constantes reapertos provocam irregularidades no eixo (ou luva) com eventualnecessidade de troca destes componentes.

3. Pode haver gerao de calor indesejvel, considerando o atrito e aumentoconsidervel do consumo de energia.

4. H emisses indesejveis de fludos crticos ao meio ambiente (inflamveis,volteis e agressivos).

Com a definio de alguns problemas associados vedao por gaxetas, uma soluopara estas questes ser a substituio de gaxetas para um sistema de selagemmecnica.

Selos Mecnicos

Os selos mecnicos foram desenvolvidos para diminuio nos nveis de emisso de

produtos em equipamentos rotativos (bombas, compressores, misturadores,ventiladores industriais) de acordo com normas ambientais, e so projetados paraoperar por muito tempo sem manuteno (alguns casos superior a 25.000h), entretantoso de custo de aquisio superior as gaxetas e em alguns casos pode haver relativadificuldade na instalao.

A figura 2 mostra um selo mecnico simples montado na caixa de vedao de umabomba centrfuga. Basicamente os selos mecnicos so constitudos em trs partes:

1- Um conjunto de faces de vedao: uma rotativa (anel de vedao) e outraestacionria (sede).

2- Um conjunto de vedaes secundrias como anis elastomricos (`O rings),anis em formato ``v em P.T.F.E, anis em cunha em P.T.F.E, foles elastomricos ouanis de grafite.

3- Estrutura do selo mecnico como sobreposta (ou flange), luva do eixo, colar, anisde compresso, molas, pinos, e parafusos.

Podemos notar na figura que a parte rotativa formada pela mola, o anel elastomricodo eixo, e o anel de vedao sobre o eixo. A parte estacionria formada pelo anel devedao (sede) e anel elastomrico alojados no interior da sobreposta que serinstalada na caixa de vedao da bomba centrfuga.

Podemos mostrar nesta figura como evitamos que o produto bombeado escape para aatmosfera em quatro pontos:

1- O ponto x, onde o produto tentando escapar pelo eixo ir encontrar o anel o-ring.

2- Nos pontos y e z, respectivamente no anel o-ring da sede e na junta da sobreposta.

3- O ltimo ponto o ponto w, onde as faces do anel de vedao rotativa e da sede

estacionria que so lapidadas e planas mantm se em contato proporcionando umaexcelente selagem. Estas faces so lubrificadas por um filme lquido microscpico, eocorre um pouco de emisso de produto para a atmosfera, porm imperceptvel emmuitos casos.

Figura 2 Figura 3




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Este selo muito bsico e limitado para muitas aplicaes, e adiante em carterresumido comentaremos a respeito de tipos e projetos existentes no fundamento dosselos mecnicos, materiais construtivos, sistemas auxiliares e seleo do selomecnico.

Tipos De Selos Mecnicos

1- Selos simples: montados internamente nas caixas de vedaes so os maisencontrados no mercado e de preos mais acessveis.

Em aplicaes envolvendo produtos corrosivos, os selos simples podem ser projetadospara montagem externa promovendo diminuio nos custos de metalurgia pela baixaexposio dos seus componentes.

2.1 - Selos duplos: so utilizados quando as taxas de emisses do selo simples noso adequadas. Aplicaes envolvendo lquidos txicos e danosos ao meio ambiente,abrasivos em suspenso que desgastam as faces de vedao e corrosivos queexigiriam metalurgia custosa na estrutura de um selo simples. So disponveis emverso pressurizada e no pressurizada, e podem possuir sistemas de monitoramentopara segurana operacional.

2.2 - Selo duplo pressurizado: injeta-se um lquido barreira compatvel com o produtoa ser vedado dentro da caixa de vedao entre o selo primrio e o selo secundrio, auma presso superior a existente neste produto. Ver figura 3.

2.3 - Selo duplo no pressurizado: o selo primrio normalmente opera como um selosimples efetuando todo o trabalho de vedao. H um fluido barreira dentro da caixa devedao entre o selo primrio e o selo secundrio a presso usualmente atmosfrica oumais baixa.Com falha do selo primrio, o selo secundrio exerce a funo de vedar oproduto at que o selo possa ser reparado.

2.4 - Selo duplo barreira de gs: utiliza se um gs inerte barreira ao invs de lquido,e tipicamente tem a mesma performance de um convencional selo duplo nopressurizado, com a possibilidade de eliminao de alguns sistemas de monitoramento.Ver figura 4.

2.5 - Selos cartucho: so selos pr-montados de fbrica e todos os seus componentesso montados num conjunto nico sobre a luva, ajustada a uma sobreposta nonecessitando de nenhum ajuste internamente, evitando os erros de montagem nabomba e promovendo ganho de tempo em manutenes. Existem a aproximadamente60 anos, e atualmente so padronizados em aplicaes em bombas nas normasinternacionais DIN, ANSI, ISO e API.

Projeto dos Selos Mecnicos

1 - Balanceamento: uma freqente modificao imposta a um selo mecnico motivada pela presso de vedao e a velocidade perifrica. Se um selo interno submetido a altas presses e velocidades, alteraes no projeto devem ser efetuadasvisando no permitir que esta presso atue no anel de vedao em direo a atmosfera,contribuindo para diminuio das foras de fechamento e conseqentemente o calorgerado. efetuado um degrau no eixo / luva do eixo para criar uma maior rea do anelde vedao exposta a presso de abertura. Ver figuras 5 e 6 respectivamente selono balanceado e balanceado.

No projeto do selo mecnico devem ser considerados os limites presso velocidade.O tamanho do eixo e do selo mecnico, a velocidade perifrica, os materiais das faces eas caractersticas do produto as ser vedado so fatores importantes na determinaodos limites de presso de um selo mecnico para uma aplicao especfica.

Figura 4

Figura 5 Figura 6




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A DU-O-LAP utiliza fea finite element analysis para verificao do comportamentodos componentes submetidos a altas presses e altas velocidades, determinando asdeflexes e emisses de fludo para a atmosfera. Ver figura 7.

2 - Selos de mola nica ou molas mltiplas:

Nos selos de mola nica existem limitaes e indicado em aplicaes menos severascomo em baixas velocidades. No obstante algumas poucas desvantagens, os selos demolas mltiplas so preferidos e mais indicados, pois promovem baixas distores emelhor distribuio da presso das faces.

3.1 - Selos deslizantes e no deslizantes: conhecidos respectivamente como selospusher e no pusher.

3.2 - Selos deslizantes: utilizam molas simples ou mltiplas para manter os contatosdas faces. As vedaes secundrias so em anis elastomricos, anis v em P.T.F.E.ou anis encapsulados (P.T.F.E.). So relativamente de baixo custo e comercialmentedisponveis em vrios tamanhos, e aplicveis em altas presses e em diversasconfiguraes de projetos.

3.3 - Selos no deslizantes: as vedaes secundrias so estticas e so utilizadosfoles metlicos, foles elastomricos, foles em P.T.F.E. ou grafite.

3.3.1 - Os selos de fole metlico so de alto custo pela metalurgia superior e soutilizados em altas e baixas temperaturas.

3.3.2 - Selos de fole de elastmero: so de baixo custo, usam uma mola paraenergizar as faces de vedao e so indicados em aplicaes mais simples. Devidosuas limitaes.

3.3.3 - Fole P.T.F.E.: so de baixo custo e indicados em aplicaes qumicasagressivas.

4 - Anel de vedao flexvel ou sede estacionria flexvel: o projeto do selo mecnicopermite esta variao, visando atenuar problemas de bloqueamento em aplicaes comslidos em suspenso.

Materiais Construtivos

Na especificao de um selo mecnico, deve haver especial ateno na escolha dosmateriais construtivos, onde so verificadas todas as propriedades fsicas e qumicaspara cada aplicao de produto a ser vedado. A temperatura e a corroso qumica sodois fatores vitais, alm de serem consideradas as propriedades lubrificantes do produtobombeado ou misturado, com o objetivo de levar o selo mecnico a uma vidaoperacional satisfatria. H dcadas so especificada uma grande variedade demateriais, e as normalizaes restringem os mesmos, buscando maior padronizao e

uniformidade nas especificaes. Descrevemos abaixo os mais usuais:

1 - Faces de vedao: carvo premium, carbureto de tungstnio, carbureto de silcio,cermica, ni-resist e bronze.

2 - Vedaes secundrias: borracha nitrlica, neoprene, P.T.F.E., etileno propileno,grafite, fluorelastmero e perfluorelastmero.

3 - Parte estrutural: AISI 304, AISI 316, Alloy 20, Hastelloy b, Hastelloy c e am-350.

Sistemas Auxiliares

As condies operacionais encontradas em diversas aplicaes podem estar no limitedos selos mecnicos, como presena de altas concentraes de abrasivos,temperaturas baixas ou altas e produtos danosos ao meio ambiente que devem atenderaos requisitos de emisso segundo normas vigentes. Visando aumentar a vida til doselo mecnico de forma econmica e atender os limites de emisso para a atmosfera,devem ser analisados as condies operacionais na ocasio da especificao eescolher o melhor tipo de selo mecnico, planos auxiliares e alguns sistemas auxiliaresdescritos:

Figura 7




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1. Separadores de abrasivos.

2. Buchas de fundo da caixa de vedao (para injeo de produto).

3. Trocadores de calor.

4. Protetores de mancais.

5. Tanques (pressurizados ou no) com instrumentao completa para monitoramentode selos mecnicos duplos.

Seleo do Selo Mecnico

A seleo do selo mecnico apropriado para uma aplicao especfica em muitos casosno feita somente pelo fabricante, mas com o envolvimento do fabricante doequipamento, pelas projetistas e os usurios. Com isto, haver maior conhecimento dosdiversos fatores envolvidos, e a garantia que o selo mecnico especificado representara melhor alternativa atendendo aos requisitos ao mximo, durante o tempo mais longopossvel, exigindo o mnimo de manuteno.

Devido a diferenas de projeto, peas, padronizao de materiais no cliente, custosenvolvidos no fornecimento e eventuais necessidade de atender a normalizao deselos mecnicos, a escolha final algumas vezes influenciada pela preferncia pessoale experincia do usurio em determinada aplicao.

Durante a seleo preciso obter os dados mnimos:

1. Projeto do equipamento a ser vedado: tipo de equipamento e as dimensescompletas do eixo (ou luva) e da sua caixa de vedao.

2. As presses e a temperatura na caixa de selagem.

3. Caractersticas fsicoqumicas do produto bombeado ou misturado, tais como:corrosividade, temperatura, densidade, presso de vapor, ponto de ebulio, ponto desolidificao, viscosidade, abrasividade, concentrao e PH.

4. Custos, limitaes de espaos e disponibilidade de controles ambientais.

Concluso

A seleo de um selo mecnico depende de vrios fatores e, sobretudo da experincia

e conhecimento de quem o est especificando, e deve ser discutido em detalhes naocasio da compra de um equipamento que possua um eixo rotativo e deve ser vedado.

preciso contar com um fabricante de selo mecnico que realmente responda pelaespecificao efetuada e para proporcionar o suporte necessrio a correo depossveis erros, evitando surpresas desagradveis na m escolha do tipo, materiais,planos e sistemas de selagem.

Figura 8 Figura 9 Figura 10

Matriz: Rua Fbio da Silva Prado,521 V. Flrida - S.B.Campo - S.P. - CEP: 09661-000Fone: 0055 (11) 4173-5200 / 4178-3655 / 4178-3921 - Fax: 0055 (11)4178-2101

Filial: Paranagu (PR) - 0055 (41)3425-1558




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