Qual é a pressão da caixa de vedação em um selo mecânico

A pressão da caixa de gaxeta é um parâmetro crítico na operação e desempenho de selos mecânicos em bombas e outros equipamentos rotativos. Manter a pressão ideal da caixa de gaxeta garante o funcionamento adequado dos selos mecânicos, previne vazamentos e estende a vida útil dos componentes de vedação.

Nesta postagem do blog, vamos nos aprofundar no conceito de pressão da caixa de gaxeta, explorando sua definição, fatores de influência, faixas típicas e a fórmula para calculá-la. Também discutiremos a importância da pressão da caixa de gaxeta para vedações mecânicas, problemas potenciais decorrentes do gerenciamento inadequado da pressão e métodos para controlar e ajustar a pressão de forma eficaz.

O que é pressão da caixa de vedação

Em um bomba centrífuga, a caixa de gaxeta é um espaço cilíndrico localizado entre a carcaça da bomba e o eixo giratório, abrigando o selo mecânico ou gaxeta. A pressão da caixa de gaxeta se refere à pressão do fluido presente dentro deste espaço durante a operação da bomba.

A pressão da caixa de gaxetas é um parâmetro crítico no funcionamento adequado e na longevidade dos selos mecânicos. Ela afeta a cara de foca lubrificação, resfriamento e a capacidade de manter uma película líquida entre as faces de vedação estacionária e rotativa. Pressão insuficiente na caixa de vedação pode levar à lubrificação e resfriamento inadequados, resultando em falha prematura da vedação devido ao aumento do atrito e da geração de calor.

Por outro lado, a pressão excessiva da caixa de gaxeta pode fazer com que as faces do selo mecânico se separem, levando a um aumento de vazamento e redução da eficácia da vedação. A alta pressão também pode resultar em desgaste acelerado das faces do selo e de outros componentes, encurtando a vida útil geral do selo.

Fatores que afetam a pressão da caixa de vedação

Projeto da bomba

O design da bomba, particularmente a localização da câmara de vedação e sua proximidade ao impulsor, afeta a pressão da caixa de vedação. Quanto mais próxima a câmara de vedação estiver do impulsor, maior será a pressão devido à influência da força centrífuga do impulsor.

Pressões de sucção e descarga

As pressões de sucção e descarga da bomba impactam diretamente a pressão da caixa de gaxetas. Em geral, pressões de sucção e descarga mais altas resultam em pressão aumentada na caixa de gaxetas. O diferencial de pressão entre os lados de sucção e descarga da bomba também influencia a pressão da caixa de gaxetas.

Presença de furos de equilíbrio ou anéis de desgaste

A presença de furos de equilíbrio ou anéis de desgaste na bomba pode afetar significativamente a pressão da caixa de vedação. Os furos de equilíbrio são pequenas aberturas que permitem que o fluido flua do lado de alta pressão do impulsor para o lado de baixa pressão, ajudando a equalizar a pressão e reduzir o empuxo axial no impulsor.

Anéis de desgaste, por outro lado, são anéis substituíveis instalados entre o impulsor e a carcaça da bomba para minimizar o vazamento do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão. A presença de furos de balanceamento ou anéis de desgaste pode ajudar a manter uma pressão de caixa de vedação mais consistente.

Propriedades de Fluidos

As propriedades do fluido bombeado, como sua viscosidade e temperatura, podem influenciar a pressão da caixa de gaxetas. Fluidos de viscosidade mais alta tendem a criar pressões mais altas dentro da caixa de gaxetas devido à maior resistência ao fluxo. Da mesma forma, temperaturas elevadas do fluido podem levar a pressões maiores à medida que o fluido se expande e sua viscosidade diminui.

Faixas típicas de pressão da caixa de vedação

Fórmula de pressão da caixa de gaxeta

A pressão da caixa de gaxeta pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

Onde:

• P_sb = Pressão da caixa de vedação
• P_s = Pressão de sucção
• P_d = Pressão de descarga
• k = Constante (normalmente 0,4-0,6, dependendo do projeto da bomba e dos furos de balanceamento/anéis de desgaste)

Funções da pressão da caixa de gaxeta para selos mecânicos

1. Mantém a película de fluido lubrificante: a pressão adequada da caixa de vedação garante uma película de fluido adequada entre as faces da vedação, reduzindo o atrito e o desgaste.
2. Evita a vaporização do fluido: pressão suficiente evita que o fluido selado vaporize nas faces da vedação, evitando danos por cavitação e falha da vedação.
3. Permite o rastreamento adequado da face do selo: a pressão equilibrada permite que as faces do selo mantenham contato e rastreamento adequados, evitando vazamentos e desgaste prematuro.
4. Facilita a dissipação de calor: a pressão adequada promove a circulação do fluido, ajudando a dissipar o calor gerado pelo atrito da face da vedação.

Possíveis problemas causados pelo gerenciamento inadequado da pressão

Não manter a pressão adequada na caixa de vedação pode levar a vários problemas, incluindo:

1. Vazamento excessivo: a baixa pressão pode fazer com que as faces de vedação se abram, resultando em vazamento de fluido e redução da eficiência da vedação.
2. Desgaste prematuro da vedação: pressão insuficiente pode levar ao aumento do atrito e desgaste entre as faces da vedação, reduzindo sua vida útil.
3. Danos na face do selo: A pressão elevada pode fazer com que as faces do selo fechem com muita força, levando à geração excessiva de calor e possíveis rachaduras ou danos térmicos.
4. Cavitação e vaporização do fluido: Pressão inadequada pode permitir que o fluido selado vaporize nas faces da vedação, causando danos por cavitação e falha da vedação.

Métodos para controlar ou ajustar a pressão da caixa de vedação

Usando furos de equilíbrio ou anéis de desgaste traseiro

Orifícios de balanceamento ou anéis de desgaste traseiros podem ser incorporados ao projeto do selo para ajudar a regular a pressão da caixa de gaxetas. Esses recursos permitem que uma quantidade controlada de fluido de alta pressão flua do lado de descarga para a caixa de gaxetas, neutralizando o diferencial de pressão nas faces do selo. Ao equilibrar efetivamente a pressão, esses elementos de projeto ajudam a manter o contato adequado da face do selo e a reduzir o desgaste.

Instalação de sistemas de descarga externa

Sistemas de descarga externa podem ser usados para introduzir um fluido limpo e compatível na caixa de gaxetas a uma pressão controlada. Este fluido de descarga ajuda a manter a pressão necessária na caixa de gaxetas, ao mesmo tempo em que fornece resfriamento e lubrificação às faces do selo. Sistemas de descarga externa são particularmente benéficos ao lidar com fluidos abrasivos, corrosivos ou de alta temperatura que poderiam danificar as faces do selo ou causar falha prematura.