Controlando o Ambiente da Câmara de Selagem

A redução da temperatura na câmara do selo oferece muitos benefícios para o desempenho e a confiabilidade de um selo mecânico operando em serviço quente. Esta é uma das maneiras mais eficazes de aumentar a margem de pressão de vapor e evitar que o fluido bombeado se espalhe na câmara do selo ou na interface das faces do selo mecânico. Além disso, diminuir a temperatura da câmara de vedação também aumenta a viscosidade do fluido, proporcionando um filme de fluido mais estável na interface das faces de vedação.

Um método para conseguir uma redução na temperatura é fazer circular o fluido da câmara de vedação através de um trocador de calor e retornar o fluido resfriado de volta para a câmara de vedação. O trocador de calor é freqüentemente chamado de "resfriador de vedação", pois não faz parte do processo, mas apenas um componente auxiliar do sistema. Esse arranjo de tubulação é conhecido como API Plan 23. Quando instalado, operado e mantido corretamente, um Plan 23 é um dos métodos mais eficazes para reduzir a temperatura da câmara de selagem.

O fluido é circulado através do trocador de calor por um anel de bombeamento incorporado ao projeto do selo mecânico. O anel de bombeamento, normalmente uma roda ranhurada ou espiral helicoidal, gira com o eixo da bomba e funciona como uma bomba em miniatura dentro da câmara de vedação. Em comparação com o impulsor principal no eixo da bomba, o anel de bombeamento gera apenas uma fração extremamente pequena de pressão e vazão. Assim, é de importância crítica que o projeto, a seleção e a instalação do circuito de fluxo sejam otimizados para fornecer a menor resistência ao fluxo, maximizando assim a taxa de circulação e a capacidade de transferência de energia térmica da câmara de vedação para o trocador de calor .

Existem três elementos principais no circuito de fluxo que podem ser otimizados:

O trocador de calor precisa ter um tamanho adequado para dissipar a carga de calor colocada sobre ele, oferecendo resistência mínima ao fluxo. Os trocadores de calor de casco e tubo resfriados a água atendem a esses requisitos e geralmente são a primeira escolha para um projeto de trocador de calor. Os trocadores de calor de placas, embora compactos e com grandes taxas de transferência de calor, devem ser evitados, pois sua resistência ao fluxo é alta. Os trocadores de calor refrigerados a ar podem ser usados ​​em instalações com restrição de água. No entanto, um projeto e seleção cuidadosos são necessários para atender à capacidade de resfriamento necessária sem ser excessivamente grande.

O método preferencial para conectar o trocador de calor à câmara de vedação é usando tubulação estirada (onde os códigos e padrões permitirem). O diâmetro deve corresponder ao da bobina do trocador de calor. Em caso de dúvida, um tamanho maior deve ser selecionado. Observe que tamanhos excessivamente grandes não produzirão resultados positivos e podem prejudicar a redução da resistência de fluxo do circuito. Para minimizar a resistência ao fluxo na tubulação, as válvulas devem ser evitadas. Se forem necessárias, devem ser do tipo gaveta de abertura total ou válvulas de esfera de ¼ de volta com travamento. O número de curvas na tubulação também deve ser minimizado, usando apenas curvas de raio longo e evitando o uso de conexões curtas de 90 graus. O comprimento total da tubulação deve ser mínimo.

Onde houver espaço suficiente na câmara de vedação, os designs de anel de bombeamento mais eficientes e as portas de descarga que fornecem fluido de e para o anel de bombeamento são projetados como parte integrante do selo mecânico e seu alojamento (consulte a Figura 1). Isso permite que o fabricante da vedação otimize a localização das portas de descarga para obter a pressão e o fluxo máximos do anel de bombeamento. Ele também permite o caminho correto do fluxo de resfriamento através do selo mecânico, garantindo que o fluido frio seja fornecido às faces do selo mecânico.

Para bombas com eixos horizontais, a porta de descarga deve estar localizada na parte superior da caixa de vedação para permitir que a câmara de vedação seja ventilada de quaisquer gases aprisionados, e a porta de descarga localizada na linha central do eixo ou abaixo dela. Os eixos verticais devem ter a porta de descarga no ponto mais alto da câmara de vedação para obter ventilação completa. Isso normalmente requer o uso de um anel de bombeamento de fluxo axial com a porta de descarga localizada abaixo do anel de bombeamento.