Em aplicações com selo mecânico duplo, a definição do plano de selagem interfere diretamente na forma como o fluido auxiliar circula e se relaciona com o fluido de processo. Por esse motivo, a escolha não deve considerar apenas se o plano é pressurizado ou não pressurizado.
Além disso, é necessário avaliar o arranjo do selo mecânico, as pressões de operação, as características do produto, a compatibilidade entre os fluidos e as condições exigidas para a aplicação.
A 4ª edição da API 682 (2014), estabelece critérios para sistemas de selagem de eixos aplicados principalmente a bombas centrífugas e rotativas utilizadas nas indústrias de petróleo, gás, óleo e indústria química.
Nesse sentido, entre as configurações previstas estão os Arranjos 2 e 3, que ajudam a compreender uma das principais diferenças entre planos de selagem não pressurizados e pressurizados.
Qual é a diferença entre planos pressurizados e não pressurizados?
O ponto central está na pressão do fluido auxiliar em relação à pressão da caixa de selagem.
Nos sistemas não pressurizados, de Arranjo 2, o líquido de buffer entre os selos mecânicos opera com pressão inferior à pressão da caixa de selagem. Essa configuração é indicada para aplicações em que se busca evitar emissões para a atmosfera, desde que o processo permita que pequenas quantidades de fluido migrem para o circuito de buffer.
Nos sistemas pressurizados, de Arranjo 3, o fluido de barreira entre os dois selos mecânicos opera com pressão superior à pressão da caixa de selagem. A API 682, 4ª edição, estabelece como referência mínima um diferencial de 0,14 MPa, equivalente a 1,4 bar. Dessa forma, o sistema busca impedir a passagem do fluido de processo para a atmosfera e pode ser indicado para aplicações com fluidos altamente tóxicos, perigosos ou abrasivos, conforme os requisitos do processo.
A expressão “não pressurizado” não indica ausência de pressão na bomba. A classificação descreve a condição do fluido auxiliar em relação à pressão da caixa de selagem.
Plano de selagem não pressurizado: Planos 52 e 55
O Plano 52 trabalha com um reservatório externo que fornece líquido de buffer ao selo mecânico externo de um conjunto em Arranjo 2.
Nesse plano, a pressão do líquido de buffer permanece inferior à pressão da caixa de selagem. A circulação ocorre entre o reservatório e o conjunto por meio de um dispositivo interno de circulação ou por convicção.
Entre as aplicações previstas estão serviços em que é necessário minimizar e conter a passagem do fluido de processo para a atmosfera. O Plano 52 também pode atender aplicações em que o produto tende a solidificar em contato com o ambiente ou quando a aplicação exige remoção adicional de calor.
Entretanto, as características do fluido precisam ser avaliadas. A referência técnica indica melhor adequação do Plano 52 a produtos limpos e não polimerizantes. Além disso, o fluido de processo que ultrapassa o selo mecânico interno pode se misturar ao fluido de buffer, alterando suas condições ao longo da operação.
O Plano 55 também trabalha com fluido de buffer em uma configuração não pressurizada e com selo mecânico de Arranjo 2. A diferença está principalmente na circulação: nesse caso, uma fonte externa promove a circulação do fluido de buffer, em vez de um circuito autocontido como no Plano 52.
Plano de selagem pressurizado: Planos 53A, 53B, 53C e 54
Os Planos 53A, 53B, 53C e 54 são utilizados com selo mecânico de Arranjo 3. Neles, o líquido de barreira trabalha acima da pressão da caixa de selagem.
Assim, essa diferença de pressão determina o sentido da passagem pelas faces do selo mecânico interno. Em condições normais, uma pequena quantidade do líquido de barreira pode seguir para o produto bombeado. Por isso, a compatibilidade entre o líquido de barreira e o fluido de processo precisa fazer parte da especificação.
Embora pertençam ao mesmo grupo, os quatro planos utilizam recursos diferentes para manter a pressurização.
No Plano 53A, o líquido de barreira permanece em um reservatório externo pressurizado e circula pelo circuito auxiliar.
No Plano 53B, um acumulador tipo bexiga mantém a pressão do líquido de barreira. Essa configuração mantém o gás de pressurização separado do líquido, evitando seu contato direto.
No Plano 53C utiliza um multiplicador de pressão tipo pistão. A pressão da caixa de selagem serve como referência para que o equipamento mantenha o diferencial necessário no circuito de barreira. De acordo com a referência técnica, aplicações com fluidos que contenham sólidos, formem depósitos sobre superfícies metálicas ou solidifiquem em condições ambientes exigem atenção, pois não são adequadas ao Plano 53C.
E como funciona o Plano 54?
O Plano 54 também atende o selo mecânico de Arranjo 3, mas utiliza uma fonte externa para fornecer e circular o líquido de barreira.
Nesse caso, o fluido chega ao conjunto limpo e pressurizado acima da pressão da caixa de selagem. A circulação pode ocorrer por meio de uma bomba externa ou de outro recurso de pressurização.
Essa configuração pode ser considerada em serviços nos quais o fluido bombeado apresenta temperatura elevada, contém sólidos ou quando o dispositivo interno de circulação não consegue fornecer a vazão necessária.
Entretanto, a confiabilidade da fonte externa passa a ser um aspecto essencial da especificação. Uma interrupção ou contaminação desse fornecimento pode comprometer as condições necessárias ao funcionamento do selo mecânico.
Plano 55: circulação externa de líquido de buffer
O Plano 55 também trabalha com fluido de buffer em uma configuração não pressurizada e com selo mecânico de Arranjo 2. A diferença está principalmente na circulação: nesse caso, uma fonte externa promove a circulação do fluido de buffer, em vez de um circuito autocontido como no Plano 52.
No Plano 55, um sistema externo fornece o líquido de buffer. Esse líquido deve permanecer abaixo da pressão da caixa de selagem e com pressão inferior a 0,28 MPa (2,8 bar). A circulação ocorre por meio de uma bomba externa ou de outro sistema de pressão.
A referência técnica também prevê o Plano 55 para serviços em que se busca minimizar e conter a passagem do fluido de processo para a atmosfera. O Plano 55 pode atender aplicações em que o produto tende a solidificar em contato com o ambiente ou que exigem remoção adicional de calor do selo mecânico interno.
Como a circulação depende de uma fonte externa, a especificação deve considerar a confiabilidade desse fornecimento e a possibilidade de contaminação do circuito de buffer pelo líquido ou vapor proveniente do processo.
Quais critérios devem orientar a escolha?
Não existe um plano de selagem adequado para todas as aplicações.
Antes de selecionar entre uma configuração pressurizada e uma não pressurizada, é necessário analisar fatores como pressão da caixa de selagem, temperatura, características do fluido bombeado, presença de sólidos, tendência à polimerização ou solidificação e necessidade de remoção de calor.
Nos planos pressurizados, outro ponto decisivo é a compatibilidade entre o líquido de barreira e o processo. Como pode ocorrer passagem desse líquido pelo selo mecânico interno, o produto bombeado precisa admitir essa condição.
A pressão também exige atenção. Para aplicações de Arranjo 3, a norma API 682, 4ª edição, estabelece que a pressão mínima de barreira deve permanecer acima da pressão máxima da caixa de selagem. A norma apresenta como referência mínima um diferencial de 0,14 MPa, equivalente a 1,4 bar.
Dentro desses dois conceitos, os Planos 52, 53A, 53B, 53C, 54 e 55 apresentam características próprias de circulação, pressurização e aplicação.
Por isso, a especificação precisa considerar conjuntamente o equipamento, o fluido de processo, o selo mecânico e as condições de operação. Essa análise reduz o risco de selecionar um plano incompatível com as necessidades da aplicação.
Se a sua aplicação exige a definição ou revisão de um plano de selagem, entre em contato com a Malavazi. Nossa equipe pode analisar as condições de operação e auxiliar na especificação do selo mecânico e dos equipamentos auxiliares de acordo com os requisitos do processo.
Referência técnica: Referência técnica: API 682, 4ª edição (2014).
