O que é anel de bombeamento

O que é anel de bombeamento

Os anéis de bombeamento são componentes dos selos mecânicos que ajudam a circular o fluido entre as faces do selo. Um selo mecânico evita vazamentos criando uma vedação entre um eixo giratório e um alojamento estacionário. O anel de bombeamento cria uma ação de bombeamento que faz circular o fluido pelas faces da vedação, proporcionando lubrificação e resfriamento.

Como funcionam os anéis de bombeamento

O anel de bombeamento possui ranhuras angulares em sua superfície que atuam como pequenas bombas. À medida que o eixo gira, essas ranhuras bombeiam o fluido de fora para as faces da vedação. O fluido então flui pelas faces da vedação, lubrificando-as e resfriando-as.

Qual é a finalidade do anel de bombeamento

O objetivo principal de um anel de bombeamento é criar um fluxo giratório de circuito fechado de fluido de barreira entre as vedações internas e externas em um cartucho de vedação dupla. Esta circulação ajuda a:

1. Resfrie as vedações mecânicas transferindo calor para longe das faces do selo.
2. Lubrifique as faces da vedação para reduzir o desgaste e o atrito.
3. Mantenha uma pressão mais alta na câmara de vedação do que no fluido do processo, evitando contaminação e prolongando a vida útil da vedação.
4. Fornece um meio de circulação do fluido de barreira sem a necessidade de um reservatório externo ou sistema de bombeamento.

Tipos de anéis de bombeamento

Existem três tipos principais de anéis de bombeamento usados em selos mecânicos:

Rotores de fluxo radial usando palhetas perfuradas

Rotores de fluxo radial com palhetas perfuradas são um dos tipos mais comuns de anéis de bombeamento. Eles consistem em uma série de palhetas radiais ou furos perfurados no impulsor, que criam um diferencial de pressão à medida que o impulsor gira. Este diferencial de pressão conduz o fluido de barreira da região de alta pressão próxima ao diâmetro externo do impulsor para a região de baixa pressão próxima ao diâmetro interno, criando uma circulação em circuito fechado.

Os impulsores de fluxo radial com palhetas perfuradas são relativamente simples de fabricar e podem fornecer boas taxas de fluxo e características de pressão, tornando-os adequados para uma ampla gama de aplicações.

Fluxo radial usando slots

Os anéis de bombeamento de fluxo radial que usam ranhuras operam em um princípio semelhante àqueles com palhetas perfuradas, mas apresentam uma série de ranhuras ou sulcos radiais usinados no impulsor em vez de furos. Conforme o impulsor gira, as ranhuras criam um diferencial de pressão que aciona o fluido de barreira do diâmetro externo para o diâmetro interno, criando uma circulação em circuito fechado.

Os anéis de bombeamento de fluxo radial com fenda podem oferecer características de fluxo aprimoradas em comparação com projetos de palhetas perfuradas, pois as fendas fornecem um caminho de fluxo mais contínuo e reduzem a separação e a turbulência do fluxo. No entanto, podem ser mais complexos de fabricar e podem não ser adequados para todas as aplicações.

Fluxo axial usando ranhuras espirais

Os anéis de bombeamento de fluxo axial usando ranhuras em espiral são projetados para criar um caminho de fluxo helicoidal para o fluido de barreira à medida que o impulsor gira. As ranhuras em espiral são usinadas na face do impulsor e, à medida que o impulsor gira, o fluido de barreira é empurrado ao longo das ranhuras do diâmetro externo para o diâmetro interno, criando uma circulação em circuito fechado.

Os anéis de bombeamento de fluxo axial com ranhuras em espiral podem fornecer excelentes taxas de fluxo e características de pressão, especialmente em altas velocidades de rotação. Eles são frequentemente usados em aplicações onde são necessárias altas vazões e baixas quedas de pressão, como em turbomáquinas e compressores de alta velocidade.

No entanto, os anéis de bombeamento de fluxo axial podem ser mais complexos de projetar e fabricar do que os projetos de fluxo radial, e seu desempenho pode ser mais sensível a mudanças nas condições operacionais e nas propriedades do fluido.

Aplicações de anéis de bombeamento

PLANO API 23

PLANO API 23 abrange os requisitos para anéis de bombeamento usados em selos mecânicos para bombas centrífugas. Ele especifica os materiais, dimensões e tolerâncias de fabricação para anéis de bombeamento. O plano é aplicável a anéis de bombeamento usados em várias indústrias, incluindo petróleo e gás, química e geração de energia.

PLANO API 52

PLANO API 52 fornece diretrizes para o projeto e teste de selos mecânicos usados em bombas centrífugas e rotativas. Ele abrange os requisitos para anéis de bombeamento, incluindo materiais, dimensões e procedimentos de teste. O plano é amplamente usado na indústria de petróleo e gás.

PLANO API 53

API PLAN 53 é um padrão para projeto e teste de selos mecânicos usados em bombas alternativas. Ele especifica os requisitos para anéis de bombeamento, incluindo materiais, dimensões e métodos de teste. Este plano é comumente usado na indústria de petróleo e gás para bombas alternativas.

Desempenho do anel de bombeamento

Requisitos de vazão

Uma das principais considerações no desempenho do anel de bombeamento é a vazão necessária do fluido de barreira. A vazão deve ser suficiente para manter uma película de fluido estável entre as faces da vedação, remover o calor gerado pelo atrito e evitar a entrada de fluidos do processo.

Curvas de desempenho do anel de bombeamento

O desempenho do anel de bombeamento é normalmente caracterizado por curvas de desempenho que representam a vazão em relação à altura manométrica gerada pelo anel de bombeamento em várias velocidades de rotação.

Curvas do sistema de tubulação

A curva do sistema de tubulação representa a queda de pressão na tubulação, conexões e outros componentes no circuito de circulação. A interseção da curva de desempenho do anel de bombeamento e da curva do sistema de tubulação determina a taxa real de circulação do fluido de barreira no sistema.

Fatores que afetam o desempenho do anel de bombeamento

Vários fatores podem influenciar o desempenho dos anéis de bombeamento em selo mecânico aplicações.

Diâmetro e Velocidade

Diâmetros maiores e velocidades de rotação mais altas geralmente resultam em maior capacidade de vazão e pressão.

Liberações e portabilidade

As folgas entre o anel de bombeamento e os componentes estacionários, bem como o tamanho e a localização das portas de entrada e saída, impactam significativamente o desempenho do anel de bombeamento. Folgas menores podem aumentar a pressão gerada pelo anel de bombeamento, mas também podem resultar em maiores perdas por atrito e geração de calor.

Propriedades de Fluidos

As propriedades do fluido de barreira, como viscosidade, densidade e compressibilidade, desempenham um papel crucial no desempenho do anel de bombeamento. Fluidos de viscosidade mais alta podem exigir folgas e portas maiores para manter taxas de fluxo adequadas, enquanto fluidos de viscosidade mais baixa podem permitir folgas menores e melhores capacidades de geração de pressão. A compatibilidade do fluido de barreira com os materiais de vedação e o fluido de processo também deve ser considerada para garantir uma operação confiável a longo prazo.