Entendendo os defeitos de vedação em máquinas rotativas
Definição: O que são defeitos de vedação?
defeitos de vedação São danos, desgastes ou falhas em componentes de vedação que impedem o vazamento de lubrificante e excluem contaminantes de máquinas rotativas. Os tipos comuns de vedação incluem vedações labiais (vedações radiais de eixo), vedações mecânicas de face, vedações labirínticas e anéis O. Os defeitos de vedação manifestam-se como vazamento de óleo ou graxa, entrada de sujeira e umidade, aumento do atrito e aquecimento e, em alguns casos, contribuição para... vibração por meio de atrito ou criação de instabilidades.
Embora as vedações possam parecer componentes menores, sua falha tem consequências graves: a perda de lubrificação leva à falha rápida dos rolamentos e a entrada de contaminantes acelera o processo. vestir, Em equipamentos de processo (bombas), a falha da vedação pode resultar em perda de produto, contaminação ambiental ou riscos à segurança.
Tipos comuns de vedação e seus defeitos
1. Retentores labiais (retentores radiais de eixo)
Vedações elastoméricas com lábio flexível em contato com eixo rotativo:
Defeitos comuns
- Uso de batons: O atrito desgasta o material do lábio, eventualmente causando a perda da vedação.
- Endurecimento: O calor ou o envelhecimento endurecem o elastômero, e o lábio perde flexibilidade e conformabilidade.
- Rachaduras: Rachaduras nos lábios causadas pela idade, produtos químicos ou excesso de uso. desvio do eixo
- Laceração dos lábios: Danos decorrentes da instalação, defeitos no eixo ou vibração excessiva.
- Perda de mola Garter: A mola que mantém o contato com os lábios quebra ou se solta.
Sintomas
- Vazamento de óleo ou graxa nos pontos de saída do eixo
- Entrada de contaminação (sujeira visível na área do rolamento)
- Aumento da temperatura do rolamento devido à perda de lubrificante
- Aumento da vibração do rolamento devido à contaminação
2. Selos mecânicos de face
Utilizado em bombas e aplicações de alta pressão:
Defeitos comuns
- Proteção facial: As superfícies de contato se desgastam, aumentando o vazamento.
- Danos faciais: Arranhões, lascas e fissuras térmicas nas superfícies de vedação.
- Falha do anel de vedação: As vedações secundárias deterioram-se.
- Falha na mola: As molas que exercem pressão na face quebram ou enfraquecem.
- Coqueificação/Depósitos: Acúmulo de material impedindo o contato adequado com o rosto.
Sintomas
- Vazamento visível na vedação.
- Emissão de vapor ou vapor (se estiver selando fluidos quentes)
- Ruído estridente devido ao contato com o rosto
- Alta temperatura de vedação
- Vibração devido à instabilidade do contato com a face
3. Selos do Labirinto
Vedações sem contato em turbinas e compressores:
Defeitos comuns
- Desgaste dos dentes: Dentes do labirinto desgastados ou quebrados por atrito.
- Aumento da folga: O desgaste ou a expansão térmica aumentam a folga, reduzindo a eficácia da vedação.
- Esfrega: O contato causado por vibração excessiva ou movimento do eixo danifica os dentes.
- Depósitos: Acúmulo de carbono ou incrustações afetando as folgas
Sintomas
- Aumento do vazamento (perda mensurável de fluxo ou pressão)
- Redução da eficiência (vazamento interno)
- Vibração causada por atrito (pode desencadear) redemoinho de vapor em alguns casos)
- Evidências de contato (marcas de desgaste, descoloração pelo calor)
4. Anéis de vedação e vedações estáticas
- Conjunto de compressão: Deformação permanente resultante de compressão contínua
- Ataque químico: Fluidos incompatíveis degradam o elastômero.
- Extrusão: O anel de vedação foi expelido da ranhura sob pressão.
- Danos térmicos: Envelhecimento térmico, endurecimento, fissuras
Causas de falha de vedação
Desgaste normal
- As vedações de contato têm vida útil limitada devido ao desgaste por fricção.
- Vida útil típica da vedação labial: 5.000 a 20.000 horas de operação.
- Vida útil do selo mecânico: 10.000 a 50.000 horas, dependendo da aplicação.
- A taxa de desgaste depende da superfície do eixo, da velocidade e da lubrificação.
Danos na instalação
- A aba de vedação foi cortada ou danificada durante a instalação.
- A vedação não está devidamente encaixada na carcaça.
- Defeitos na superfície do eixo, lábio de vedação rasgado
- Contaminação durante a montagem
Condições de operação
- Desvio excessivo do eixo: Excentricidade ou vibração do eixo que exceda a capacidade de vedação.
- Alta temperatura: Materiais elastoméricos em degradação
- Incompatibilidade química: Fluidos de processo atacando materiais de vedação
- Ambiente abrasivo: Partículas que danificam as faces de vedação
- Teste a seco: A perda de lubrificação da vedação causa desgaste rápido.
Problemas mecânicos
- Vibração excessiva de desequilíbrio ou desalinhamento
- Defeitos no eixo (arranhões, cortes) danificando os lábios da foca
- Falha no rolamento permitindo movimento excessivo do eixo
- A expansão térmica afeta o encaixe da vedação.
Detecção de defeitos de vedação
Indicadores visuais
- Vazamento: Presença de óleo, graxa ou fluido de processo visível no local da vedação.
- Coloração: Descoloração ao redor da vedação devido a infiltração.
- Gotejamento: Acúmulo de vazamento ativo abaixo do equipamento
- Nebulização: Pulverização fina resultante de vazamento de vedação de alta pressão
Indicadores operacionais
- Perda de lubrificante: Necessidade frequente de adicionar óleo ou graxa.
- Contaminação: Sujeira ou umidade em amostras de lubrificante
- Problemas com os rolamentos: Desgaste prematuro dos rolamentos devido à contaminação ou perda de lubrificante.
- Aumento da temperatura: Aquecimento do rolamento devido à lubrificação inadequada
Efeitos da vibração
- O atrito entre as vedações pode criar vibrações induzidas por fricção.
- Componentes de alta frequência provenientes do contato da vedação
- Em casos graves, vibração subsíncrona devido à instabilidade da vedação.
- Efeitos secundários: vibração do rolamento devido à contaminação ou perda de lubrificação.
Consequências da falha da vedação
Efeitos imediatos
- Perda de lubrificante que exige reposição frequente
- A entrada de contaminantes degrada o lubrificante restante.
- Perda de produto ou liberação ambiental (selos de processo)
- Riscos à segurança decorrentes de pisos escorregadios ou liberação de materiais tóxicos
Dano Secundário
- Falha de rolamento: A lubrificação inadequada ou a contaminação destroem os rolamentos.
- Desgaste acelerado: A contaminação abrasiva acelera todo o desgaste.
- Corrosão: A entrada de umidade causa ferrugem e corrosão.
- Danos no acoplamento: O spray lubrificante contamina elementos de acoplamento elastoméricos
Prevenção e Manutenção
Seleção adequada
- Selecione o tipo de vedação apropriado para a aplicação (pressão, temperatura, velocidade, compatibilidade química).
- Utilize o tamanho e as especificações corretas da vedação.
- Considere os requisitos de acabamento da superfície do eixo (normalmente < 0,8 µm Ra para selos labiais)
- Escolha o elastômero adequado ao fluido e à temperatura (Nitrilo, Viton, PTFE, etc.).
Práticas de Instalação
- Limpe todas as superfícies antes da instalação.
- Utilize ferramentas de instalação adequadas (aplicadores de selos, não martelos).
- Lubrifique os lábios da vedação antes da instalação.
- Proteja a borda de vedação ao deslizar sobre o eixo (use a luva de instalação).
- Verifique se a vedação está alinhada corretamente e se o encaixe está perfeito.
Práticas operacionais
- Mantenha um bom equilíbrio e alinhamento (reduzir o movimento e a vibração do eixo)
- Controle as temperaturas de operação dentro da classificação de vedação.
- Assegure-se de que a lubrificação adequada atinja a vedação.
- Evite contaminar a área de vedação com materiais incompatíveis.
Substituição preventiva
- Substitua as vedações durante a manutenção programada (não espere que elas apresentem defeito).
- Intervalos típicos de substituição: 2 a 5 anos ou conforme recomendação do fabricante.
- Sempre substitua as vedações ao abrir as caixas de rolamentos.
- Mantenha os kits de vedação no estoque de peças de reposição.
Considerações especiais
Equipamentos de alta vibração
- Movimentos excessivos do eixo danificam as vedações rapidamente.
- É necessário abordar as causas principais da vibração para atingir uma vida útil aceitável da vedação.
- Considere vedações reforçadas ou com mola para aplicações com alta vibração.
Ambientes Extremos
- Alta temperatura: Utilize elastômeros resistentes a altas temperaturas ou selos mecânicos.
- Abrasivo: Mangas protetoras para o eixo, vedações de expulsão para impedir a entrada de partículas.
- Corrosivo: Materiais resistentes a produtos químicos, superfícies revestidas
- Vácuo: Vedantes especiais com baixa emissão de gases
Solução de problemas de vedação
Falha prematura da vedação
Áreas de investigação:
- Verificar o estado da superfície do eixo (rugosidade, riscos, corrosão).
- Verifique a excentricidade do eixo (excentricidade excessiva danifica as vedações rapidamente).
- Meça os níveis de vibração (vibrações elevadas reduzem a vida útil da vedação).
- Verifique se a temperatura de operação está dentro da classificação da vedação.
- Verificar incompatibilidade química
- Analise as práticas de instalação.
- Verifique o tipo e o tamanho corretos da vedação para a aplicação.
Vazamento persistente
Possíveis causas e soluções:
- Danos no eixo: Sulco desgastado no eixo na localização da vedação → repare o eixo ou use uma bucha de reparo
- Excesso de Deslizamento: Excentricidade do eixo → corrija o desalinhamento ou use uma vedação de maior capacidade.
- Orientação incorreta da vedação: A vedação foi instalada ao contrário → reinstale corretamente.
- Lábio de vedação danificado: Danos na instalação → substitua e utilize a técnica adequada.
- Pressão incorreta: Pressão acima da classificação de pressão da vedação → use uma vedação com classificação de pressão ou reduza a pressão.
Problemas de vibração relacionados à vedação
Atrito e instabilidade da vedação
- As vedações de contato podem criar atrito do tipo "stick-slip"
- Pode contribuir para vibrações ou ruídos de baixa frequência.
- As vedações que funcionam a seco são particularmente propensas à vibração por fricção.
- As vedações sem contato (labirinto) podem criar instabilidades aerodinâmicas.
Esfregar na foca
- O movimento excessivo do eixo causa contato rígido entre a vedação e o eixo.
- Gera calor e danifica a vedação rapidamente.
- Pode criar arco térmico a partir do aquecimento assimétrico
- Pode produzir vibração e ruído de alta frequência.
Impacto na confiabilidade da máquina
Integridade do Sistema de Lubrificação
- As vedações são um elemento crítico no limite do sistema de lubrificação.
- A falha da vedação leva à perda de lubrificante e à entrada de contaminantes.
- Resulta em rápida deterioração dos rolamentos
- Pode levar a uma falha completa da máquina em cascata.
Proteção Ambiental
- As vedações impedem o vazamento de fluidos de processo (bombas, compressores).
- A falha pode causar contaminação ambiental.
- Preocupações com a segurança relacionadas a materiais tóxicos ou inflamáveis
- questões de conformidade regulamentar
Tecnologias de vedação modernas
Projetos Avançados
- Vedação labial múltipla: Múltiplos lábios de vedação para redundância
- Selos de extrusão: A ação centrífuga exclui contaminantes.
- Selos magnéticos: Fluido magnético selado por campo magnético
- Selos de gás seco: Vedantes sem contato para compressores de alta velocidade
- Selos de cartucho: Unidades pré-montadas que simplificam a instalação.
Monitoramento de Condições
- Sistemas de detecção de vazamentos de vedação
- Monitoramento do fluxo de fluido de lavagem (selos mecânicos)
- Monitoramento de temperatura no local da vedação
- Monitoramento de vibração para detecção de problemas relacionados à vedação
Defeitos em vedações, embora frequentemente negligenciados em comparação com problemas em rolamentos ou rotores, têm impactos críticos na confiabilidade das máquinas. A seleção, instalação e substituição preventiva adequadas das vedações, combinadas com a resolução das causas principais de falhas prematuras (vibração, excentricidade, contaminação), garantem que as vedações desempenhem suas funções essenciais de retenção de lubrificação e exclusão de contaminação durante toda a sua vida útil projetada.
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