O que é um selo de compressor

Selos de compressor são componentes críticos em equipamentos rotativos, garantindo operação segura e eficiente ao evitar vazamentos e manter a pressão. No ambiente exigente de maquinário industrial, esses sistemas de vedação devem suportar condições extremas enquanto oferecem desempenho confiável.

Este artigo explora os fundamentos das vedações de compressores, investigando seus princípios de funcionamento, vários tipos, principais componentes e sistemas de suporte.

O que é um selo de compressor

Um selo de compressor é um componente crítico em um sistema de compressor que previne o vazamento de gás de processo ou ar do invólucro do compressor enquanto o eixo gira. Os selos de compressor mantêm uma barreira entre o gás de alta pressão dentro do compressor e a atmosfera, garantindo uma operação eficiente e prevenindo a contaminação ambiental.

Como funcionam as vedações do compressor

As vedações do compressor operam criando uma barreira entre o eixo rotativo e o invólucro do compressor estacionário. Essa barreira é tipicamente obtida por meio de uma combinação de componentes mecânicos, como faces de vedação rotativas e estacionárias, e um fluido de vedação, como óleo ou gás.

A rotação cara de foca é fixado ao eixo do compressor, enquanto a face de vedação estacionária é fixada à carcaça do compressor. Conforme o eixo gira, as faces de vedação mantêm contato uma com a outra, criando uma vedação que evita vazamentos. O fluido de vedação é usado para lubrificar e resfriar as faces de vedação, reduzindo o atrito e o desgaste.

Tipos de sistemas de vedação

Sistemas de vedação úmida

Os sistemas de vedação úmida utilizam um líquido, normalmente óleo, para lubrificar e resfriar as faces da vedação. O óleo é circulado pelo sistema de vedação, fornecendo uma barreira entre o gás do processo e a atmosfera. As vedações úmidas são comumente usadas em aplicações onde o gás do processo é compatível com o óleo de vedação e onde a presença de óleo no gás do processo é aceitável.

As vantagens dos sistemas de vedação úmida incluem:

• Lubrificação e resfriamento eficazes das faces de vedação
• Capacidade de lidar com altas pressões e temperaturas
• Design e manutenção relativamente simples

As desvantagens dos sistemas de vedação úmida incluem:

• Potencial de contaminação por óleo do gás de processo
• Maior consumo de óleo e custos de descarte
• Aumento do risco de vazamento de óleo para o meio ambiente

Sistemas de vedação a seco

Os sistemas de vedação a seco, também conhecidos como vedações a gás seco, usam um gás pressurizado, tipicamente nitrogênio ou gás de processo, para criar uma barreira entre as faces de vedação rotativas e estacionárias. O gás é injetado entre as faces de vedação, criando uma película fina que impede o contato e reduz o atrito.

As vantagens dos sistemas de vedação a seco incluem:

• Nenhuma contaminação de óleo do gás de processo
• Menor consumo de energia devido ao atrito reduzido
• Maior vida útil da vedação e menores requisitos de manutenção
• Ecologicamente correto, sem riscos de vazamento de óleo

As desvantagens dos sistemas de vedação a seco incluem:

• Custo inicial mais alto em comparação com selos úmidos
• Aumento da complexidade do sistema de vedação
• Necessidade de um fornecimento de gás limpo e seco para vedação

Arranjos de vedação

Selos Únicos

Selos simples têm um conjunto de faces de selo – uma face rotativa e outra estacionária – formando um único ponto de contato para evitar vazamentos. Eles são o tipo mais simples de selo, mas têm capacidade limitada em aplicações de alta pressão ou fluidos de lubrificação ruins.

Selos simples são frequentemente usados em fluidos limpos e lubrificantes em pressões e temperaturas moderadas. Eles exigem menos equipamento de suporte e têm um custo menor do que arranjos de selos múltiplos. No entanto, se a interface de selo simples falhar, o fluido do processo pode vazar imediatamente para a atmosfera.

Selos Tandem

Selos tandem utilizam dois selos simples montados em série, com um fluido tampão entre eles mantido a uma pressão menor que o fluido do processo. Este arranjo fornece redundância – se o selo primário falhar, o selo secundário contém o fluido do processo.

Os dois selos agem de forma independente – o selo primário absorve a queda de pressão total do fluido do processo para o fluido tampão, enquanto o selo secundário lida com a menor diferença de pressão do fluido tampão para a atmosfera. Isso permite que cada selo seja otimizado para suas condições específicas de pressão.

Selos tandem são frequentemente usados em aplicações mais perigosas e de alta pressão, onde segurança e confiabilidade adicionais são necessárias. O fluido de buffer entre os selos pode ser monitorado para detectar vazamento primário do selo antes que ocorra um vazamento externo. No entanto, selos tandem são mais complexos e caros do que selos simples.

Selos duplos

Selos duplos também usam dois conjuntos de faces de selo, mas com um fluido de barreira entre eles mantido a uma pressão maior que o fluido do processo. Isso garante que, se qualquer selo falhar, o fluido de barreira de pressão mais alta vazará para o processo em vez de permitir que o fluido do processo escape.

Os dois estágios de vedação trabalham juntos para conter o fluido de barreira. A vedação interna lida com a diferença de pressão do fluido de barreira para o processo, enquanto a vedação externa lida com a queda de pressão do fluido de barreira para a atmosfera.

Selos duplos fornecem segurança máxima e controle de emissões e são usados com fluidos de processo perigosos, tóxicos ou explosivos. O fluido de barreira é geralmente um fluido limpo e inerte compatível com o processo. Um reservatório externo, bomba de circulação e trocador de calor são necessários para fornecer o fluido de barreira pressurizado.

Sistemas de Suporte

Sistemas de vedação de óleo

Selos úmidos em contato requerem uma película de fluido lubrificante entre as faces do selo para minimizar o desgaste e o atrito. Em sistemas de selos de óleo, isso é fornecido por um óleo circulado de um reservatório externo.

O reservatório contém um suprimento de óleo limpo e incorpora elementos de condicionamento como aquecedores ou resfriadores para manter a viscosidade ideal do óleo. Uma bomba de circulação envia óleo para a cavidade do selo, onde lubrifica as faces e remove o calor de atrito. Os controles de fluxo e as válvulas de retenção mantêm o fluxo e a pressão de óleo consistentes.

Sistemas de vedação de gás

Selos de compressor de gás seco usam um gás pressurizado, geralmente nitrogênio, como meio de vedação entre as faces em vez de óleo. Isso elimina as complexidades dos sistemas de óleo e permite velocidades e temperaturas operacionais mais altas.

O gás é geralmente mantido a uma pressão ligeiramente maior do que o gás de processo para garantir fluxo positivo através das faces de vedação. Um painel de controle mede o gás de vedação de uma fonte de alta pressão, regulando sua pressão e fluxo para a câmara de vedação.

Filtros e desembaçadores removem quaisquer partículas ou líquidos do suprimento de gás para evitar a contaminação das faces de vedação. Os sistemas de condicionamento de gás podem aquecer o gás de suprimento para evitar a condensação de vapores do gás de processo.

Selos de gás duplos e tandem são usados para máxima confiabilidade em compressores críticos. Em um arranjo tandem, o selo secundário atua como um backup se o primário falhar. Um selo de gás duplo mantém uma barreira de gás inerte entre o processo e a atmosfera para controle máximo de emissões.