A vedação do eixo é uma parte importante do projeto de bombas de polpa. Um sistema de vedação adequado ajuda a evitar vazamentos excessivos, protege o eixo da bomba e o conjunto de rolamentos, reduz as necessidades de manutenção e melhora a confiabilidade operacional geral.

Ao contrário das bombas de água limpa, as bombas de polpa geralmente lidam com fluidos abrasivos, com alto teor de sólidos e, às vezes, corrosivos. Essas condições tornam a seleção da vedação do eixo mais exigente. Um sistema de vedação que funciona bem com água limpa pode não ser adequado para uma polpa altamente abrasiva.

Em bombas de polpa, são utilizados três métodos comuns de vedação de eixo: selos por extrusão, selos de gaxeta e selos mecânicos . Cada um possui seu próprio princípio de funcionamento, vantagens, limitações e aplicações adequadas.

Não existe um selo de eixo "ideal" universal para todas as bombas de polpa. A escolha correta depende das características da polpa, das condições de operação da bomba, dos requisitos de estanqueidade, da disponibilidade de água para o selo, da facilidade de manutenção e do custo operacional total.

1. O que é uma vedação de eixo de bomba de polpa?

Um selo de eixo é instalado ao redor do eixo rotativo ou da luva do eixo, no ponto onde o eixo atravessa a carcaça da bomba. Sua principal função é controlar a passagem de lama, líquido ou ar por essa área durante a operação da bomba.

Um sistema de vedação de eixo eficaz deve:

• Minimizar vazamentos indesejados de lama;

• Impeça a entrada excessiva de ar na bomba;

• Proteja o eixo e a bucha do eixo;

• Manter o funcionamento estável da bomba;

• Reduzir o consumo de água e energia sempre que possível;

• Permitir inspeção e manutenção práticas.

Os três principais sistemas de vedação utilizados em aplicações de bombas de polpa são: selos por expulsão, selos de gaxeta e selos mecânicos .

2. Selo de expulsão para bombas de polpa

Uma vedação por expulsão utiliza um componente rotativo secundário, conhecido como expulsor, para gerar pressão centrífuga durante o funcionamento da bomba. O expulsor está posicionado atrás do rotor principal e gira juntamente com o eixo da bomba.

À medida que a bomba gira, o extrusor gera pressão que ajuda a contrabalançar a pressão da pasta em torno da área de vedação do eixo. Isso reduz a quantidade de pasta que chega à câmara de vedação e pode diminuir significativamente a necessidade de água externa na gaxeta.

Como funciona um selo extrusor?

O princípio básico de funcionamento pode ser simplificado da seguinte forma:

Rotação da bomba → Rotação do extrator → Pressão centrífuga → A pasta é empurrada para longe da área de vedação do eixo

Como o efeito de vedação é gerado mecanicamente pela extrusora rotativa, uma vedação por extrusora pode operar com pouca ou nenhuma água contínua na gaxeta externa em aplicações adequadas.

No entanto, a adequação real de uma vedação por extrusão depende de fatores como velocidade da bomba, pressão de descarga, condições de sucção, características da pasta e o projeto específico da bomba e da vedação.

Vantagens das vedações por extrusão

As vedações extrusoras são amplamente utilizadas em aplicações com pastas abrasivas devido às diversas vantagens práticas que oferecem:

• Dependência reduzida da água glandular externa;

• Reduzir o consumo de água de vedação em aplicações adequadas;

• Boa tolerância a pastas abrasivas;

• Sem necessidade de ajuste de embalagem de rotina;

• Adequado para diversas aplicações em mineração e processamento de minerais;

• Pode ajudar a reduzir a diluição da lama causada pela água nas glândulas.

Limitações das vedações de extrusão

Um selo de expulsão não dispensa manutenção. O expulsor e outros componentes de vedação ficam expostos ao fluido bombeado e podem sofrer desgaste com o tempo.

O efeito de vedação também depende da rotação da bomba. Quando a bomba é desligada, o extrusor deixa de gerar pressão de vedação centrífuga. Portanto, o sistema de vedação completo deve ser considerado para as condições de partida, parada e repouso.

As vedações por expulsão também podem apresentar limitações quando a bomba opera sob alta pressão de sucção ou outras condições que reduzem a diferença de pressão disponível através da vedação.

Por essa razão, a seleção da vedação do extrator deve sempre ser baseada nas condições reais de operação da bomba, e não apenas no tipo de polpa.

3. Vedação de gaxeta para bombas de lama

A A gaxeta de vedação , também conhecida como gaxeta de vedação , utiliza anéis de gaxeta compressíveis instalados ao redor do eixo ou da luva do eixo. O seguidor da gaxeta comprime a gaxeta para criar uma interface de vedação controlada.

As gaxetas de vedação são um dos sistemas de vedação mais utilizados em bombas de polpa devido à sua construção simples, fácil manutenção e boa tolerância a meios abrasivos.

Como funciona um selo glandular?

Os anéis de vedação são instalados dentro da caixa de gaxetas ao redor da luva do eixo. O seguidor da gaxeta aplica compressão controlada à gaxeta.

O princípio básico é:

Compressão da gaxeta → Contato controlado ao redor do eixo → Redução de vazamentos

Em muitas aplicações de bombas de polpa, água limpa é introduzida na gaxeta. A pressão da água de vedação, devidamente controlada, ajuda a evitar a entrada de polpa na gaxeta e protege a gaxeta e a luva do eixo.

Vantagens dos selos glandulares

As vedações glandulares são particularmente atraentes quando a simplicidade e a facilidade de manutenção em campo são importantes.

As principais vantagens incluem:

• Construção simples e robusta;

• Inspeção e ajuste fáceis;

• Custo inicial relativamente baixo;

• Boa tolerância a pastas abrasivas;

• A gaxeta pode ser substituída sem a necessidade de trocar todo o conjunto da vedação mecânica;

• Adequado para uma ampla gama de aplicações convencionais de bombas de polpa;

• O desgaste progressivo torna o monitoramento da condição da vedação relativamente fácil.

Uma característica importante das gaxetas de vedação é que normalmente se espera uma pequena quantidade de vazamento controlado. Os operadores podem monitorar o vazamento e ajustar a compressão da gaxeta conforme ela se desgasta.

Limitações dos selos glandulares

As focas glandulares também apresentam diversas desvantagens.

Podem exigir lubrificação contínua da gaxeta, o que pode aumentar o consumo de água. Pressão excessiva da água na gaxeta ou ajuste incorreto da gaxeta também podem acelerar o desgaste da gaxeta e da bucha do eixo.

Se a gaxeta estiver muito apertada, o atrito e a geração de calor podem aumentar. Se estiver muito frouxa, pode ocorrer vazamento excessivo.

Portanto, o desempenho da vedação da gaxeta depende não apenas da qualidade da gaxeta, mas também da instalação correta, do ajuste e do controle do nível de água na gaxeta.

4. Selo mecânico para bombas de polpa

A O selo mecânico utiliza uma face de vedação rotativa e uma face de vedação estacionária para criar uma interface de vedação controlada ao redor do eixo da bomba.

Em comparação com uma vedação de gaxeta, uma vedação mecânica pode proporcionar um vazamento visível muito menor quando selecionada, instalada e operada corretamente.

Os selos mecânicos são geralmente considerados quando o controle de vazamentos, a contenção do processo ou os requisitos ambientais são particularmente importantes.

Como funciona um selo mecânico?

O princípio básico de vedação é:

Superfície de vedação rotativa + Superfície de vedação estacionária → Interface de vedação controlada → Baixa taxa de vazamento

As faces de vedação operam em contato próximo com uma película fluida muito fina entre elas. Materiais adequados para as faces, lubrificação, refrigeração e condições de operação são essenciais para um desempenho confiável.

Vantagens dos selos mecânicos

Os selos mecânicos podem oferecer diversas vantagens:

• Vazamento muito baixo quando projetado e operado corretamente;

• Melhor contenção do fluido bombeado;

• Sem necessidade de ajuste de embalagem de rotina;

• Redução do vazamento visível ao redor do eixo;

• Indicado para aplicações onde a contaminação ou a perda de produto devem ser minimizadas;

• Pode ser utilizado em aplicações de serviço contínuo com sistemas de suporte de vedação adequados.

Para pastas corrosivas ou quimicamente agressivas, podem ser selecionadas combinações adequadas de materiais para a face de vedação e elastômeros, de acordo com as características do fluido.

Limitações dos selos mecânicos

Os selos mecânicos são mais sensíveis às condições de operação do que as gaxetas convencionais.

Partículas abrasivas podem danificar as faces de vedação se a vedação não for projetada ou protegida adequadamente. Portanto, lamas com alto teor de sólidos podem representar um desafio significativo.

Dependendo da aplicação, uma vedação mecânica pode exigir um sistema apropriado de lavagem, resfriamento, amortecimento ou barreira para proteger as faces da vedação e manter as condições operacionais adequadas.

Os selos mecânicos também costumam ter custos iniciais de aquisição e instalação mais elevados, além de exigirem instalação e manutenção mais precisas.

Portanto, uma vedação mecânica não deve ser escolhida simplesmente por ser uma tecnologia de vedação mais sofisticada. Ela deve ser adequada à pasta, à pressão, à temperatura, à velocidade e às condições de suporte da vedação.

5. Selo de expulsão vs. Selo de gaxeta vs. Selo mecânico

A comparação a seguir fornece um guia geral para aplicações de bombas de polpa:

Esta tabela serve como um guia geral de seleção. O desempenho real da vedação depende do projeto da bomba, das propriedades da pasta, dos parâmetros de operação e do sistema de vedação.

6. Como escolher a vedação correta para uma bomba de polpa

A seleção da vedação deve começar pelas condições reais de operação, e não pelo tipo de vedação em si.

Etapa 1: Avaliar as características da pasta

Primeiramente, considere as propriedades do meio bombeado:

• Concentração de sólidos;

• Tamanho das partículas;

• Dureza das partículas;

• Abrasividade;

• Corrosividade;

• Temperatura;

• Viscosidade.

Para pastas altamente abrasivas e com alto teor de sólidos, as vedações por expulsão e as vedações de gaxeta são frequentemente opções práticas devido à sua tolerância a partículas abrasivas.

Para meios corrosivos, tóxicos, valiosos ou ambientalmente sensíveis, uma vedação mecânica pode ser preferível quando se exige baixíssimo vazamento e melhor contenção.

No entanto, condições abrasivas e corrosivas também podem ocorrer simultaneamente. Nesses casos, os materiais de vedação e todo o sistema de vedação devem ser selecionados com cuidado.

Etapa 2: Verificar as condições de funcionamento da bomba

A seleção da vedação também deve levar em consideração:

• Taxa de fluxo;

• Cabeçote da bomba;

• Velocidade da bomba;

• Pressão de descarga;

• Pressão de sucção;

• Temperatura de operação;

• Operação contínua ou intermitente.

Alta pressão, alta temperatura ou alta velocidade, por si só, não determinam automaticamente o tipo de vedação.

Por exemplo, uma bomba de polpa de alta velocidade ainda pode exigir um sistema de vedação por extrusão ou por gaxeta se a polpa for altamente abrasiva. Por outro lado, uma aplicação de pressão relativamente baixa pode exigir uma vedação mecânica devido a requisitos rigorosos de controle de vazamentos.

A abordagem correta é avaliar toda a faixa operacional.

Etapa 3: Determine a exigência de vazamento

A tolerância a vazamentos é um dos fatores de seleção mais importantes.

Se uma pequena quantidade de vazamento controlado for aceitável, uma vedação de gaxeta pode fornecer uma solução prática e econômica.

Se a redução do consumo de água na gaxeta for uma prioridade e as condições da bomba forem adequadas, uma vedação por expulsão pode ser vantajosa.

Se a aplicação exigir vazamento visível muito baixo ou contenção rigorosa do fluido bombeado, uma vedação mecânica pode ser mais apropriada.

Etapa 4: Considere a disponibilidade de água para as focas

Os requisitos de água para selagem podem ter um impacto significativo nos custos operacionais.

As gaxetas geralmente requerem água de vedação limpa. A pressão e o fluxo da água devem ser controlados adequadamente. Pressão excessiva pode aumentar o consumo de água e o desgaste da gaxeta, enquanto pressão insuficiente pode permitir a entrada de lama na caixa de gaxeta.

Um selo extrusor pode reduzir ou eliminar a entrada contínua de água na gaxeta externa em condições operacionais adequadas.

Dependendo do projeto e da aplicação da vedação mecânica, também podem ser necessários sistemas dedicados de lavagem, resfriamento, amortecimento ou barreira.

Portanto, a qualidade da água disponível, a pressão, a vazão e o custo operacional devem ser considerados durante a seleção.

Etapa 5: Considere as capacidades de manutenção

As condições de manutenção do local também influenciam a melhor escolha.

Escolha um selo glandular quando:

• A manutenção simples do campo é importante;

• O ajuste da embalagem pode ser realizado pelos operadores;

• Embalagens sobressalentes estão prontamente disponíveis;

• Uma certa quantidade de vazamento controlado é aceitável;

• O custo inicial da vedação precisa ser minimizado.

Considere o uso de um selo extrusor quando:

• A pasta é abrasiva;

• Reduzir o consumo de água pelas focas é importante;

• As condições de operação da bomba são adequadas para vedação por expulsão;

• É necessária uma solução robusta para bombeamento de lama.

Escolha uma vedação mecânica quando:

• É necessário um nível de vazamento muito baixo;

• O controle ambiental ou de contaminação é importante;

• O fluido bombeado é tóxico, valioso ou perigoso;

• Pessoal de manutenção profissional está disponível;

• A aplicação pode fornecer as condições necessárias de lavagem, resfriamento, amortecimento ou barreira.

7. As vedações por expulsão podem ser usadas sem água de vedação?

Em muitas aplicações adequadas de bombas de polpa, uma vedação por extrusão pode operar sem água contínua na gaxeta externa, pois a extrusora rotativa gera pressão centrífuga durante o funcionamento da bomba.

No entanto, isso não significa que todas as bombas de polpa com vedação por extrusão possam operar completamente sem água em todas as condições.

A adequação da operação sem água ou com água reduzida depende de fatores como:

• Velocidade da bomba;

• pressão de descarga da bomba;

• Condições de sucção;

• Características da pasta;

• Projeto de extrusora;

• Configuração da bomba;

• Condições de inicialização e desligamento.

Por esse motivo, a faixa de operação recomendada pelo fabricante deve ser seguida ao selecionar um sistema de vedação por extrusão.

8. Os selos mecânicos podem ser usados ​​para pastas altamente abrasivas?

Sim, mas a vedação mecânica deve ser especificamente projetada e suportada para a aplicação.

Suspensões altamente abrasivas podem causar danos rápidos às faces de vedação mecânica se partículas abrasivas entrarem na interface de vedação. Portanto, a vedação requer materiais e condições de operação adequadas.

Dependendo da aplicação, uma vedação mecânica especializada pode utilizar:

• Superfícies de vedação resistentes à abrasão;

• Materiais elastoméricos adequados;

• Lavagem externa;

• Fluido tampão;

• Fluido de barreira;

• Outros sistemas de suporte de vedação.

O ponto importante é que um selo mecânico não deve ser tratado como um componente padrão que pode ser instalado em qualquer bomba de polpa sem avaliar as condições do processo.

Para pastas altamente abrasivas, a vedação por extrusão ou por prensa-cabo pode continuar sendo a solução mais prática, desde que os requisitos de estanqueidade o permitam.

9. Selo por expulsão, selo de gaxeta ou selo mecânico: qual é o melhor?

Não existe uma resposta universal.

Os três métodos de vedação resolvem problemas diferentes.

As vedações por expulsão utilizam a ação centrífuga para controlar a lama próxima à área de vedação do eixo e podem reduzir a dependência de água externa na gaxeta.

As vedações de gaxeta priorizam a simplicidade, a robustez, a facilidade de manutenção e a tolerância a pastas abrasivas.

Os selos mecânicos priorizam baixa taxa de vazamento e contenção, mas exigem uma combinação mais cuidadosa de materiais, condições de operação e sistemas de suporte do selo.

Uma abordagem prática de seleção pode, portanto, ser resumida da seguinte forma:

Pasta abrasiva + conservação de água → Considere uma vedação por extrusão.

Pasta abrasiva + manutenção simples → Considere uma vedação de gaxeta.

Controle rigoroso de vazamentos + condições adequadas de suporte da vedação → Considere uma vedação mecânica.

Estas são diretrizes gerais, e não regras universais. A seleção final deve ser confirmada levando em consideração as condições reais da bomba e do processo.

10. Como a seleção adequada de vedações melhora a confiabilidade da bomba de polpa

A vedação do eixo tem um efeito direto na confiabilidade da bomba de polpa.

Uma vedação inadequada pode causar:

• Vazamento excessivo;

• Aumento do consumo de água pelas focas;

• Desgaste do eixo ou da bucha do eixo;

• Falha prematura da vedação;

• Manutenção não planejada;

• Contaminação ou diluição da lama;

• Aumento dos custos operacionais.

A seleção adequada de vedações ajuda a equilibrar o desempenho da vedação, os requisitos de manutenção, o consumo de água, a vida útil do componente e o custo total de propriedade.

É importante lembrar também que o desempenho da vedação depende de mais fatores além do próprio componente de vedação. A velocidade da bomba, a condição da luva do eixo, a pressão na câmara de vedação, a concentração da pasta, a precisão da instalação e os procedimentos operacionais podem influenciar a vida útil da vedação.

Conclusão

Os três principais métodos de vedação de eixo usados ​​em bombas de polpa — selos por expulsão, selos de gaxeta e selos mecânicos — têm cada um suas próprias vantagens e limitações.

Uma vedação por expulsão pode ser uma escolha eficaz para aplicações com pastas abrasivas, onde a redução do consumo de água da vedação externa é importante e as condições de operação da bomba são adequadas.

A A vedação por gaxeta continua sendo uma solução robusta e prática para muitas aplicações convencionais de lama, especialmente onde a facilidade de manutenção, a construção simples e a boa tolerância a sólidos abrasivos são prioridades.

A A vedação mecânica é adequada para aplicações onde baixíssimo vazamento e contenção do processo são críticos, desde que as características da pasta, os materiais de vedação, o sistema de lavagem ou barreira e as condições de operação sejam adequadamente compatíveis.

Portanto, a melhor vedação para eixo de bomba de polpa não é necessariamente a opção mais avançada ou a de menor custo. A melhor escolha é aquela que melhor se adequa às características da polpa, pressão, velocidade, temperatura, requisitos de estanqueidade, condições da água de vedação e facilidade de manutenção da aplicação específica.

Para um funcionamento confiável da bomba de polpa, a seleção da vedação deve ser considerada como parte de todo o sistema da bomba, e não como um componente isolado.