Otimizando Sistemas de Suporte de Vedação Mecânica para Confiabilidade Superior

API 682 e Você: Construindo Melhores Sistemas de Suporte de Vedação Mecânica

Sean Hunsicker, Gerente de Mercado, Mercado Químico e de Refino

Vedações mecânicas tornaram-se a tecnologia de vedação dominante em refinarias e plantas químicas nos anos 1980, fazendo o Instituto Americano de Petróleo (API) estabelecer um comitê cujo foco único era escrever padrões para estes componentes. A primeira edição, API 682 Sistemas de Vedação de Eixo para Bombas Centrífugas e Rotativas foi publicada em 1994 com esta declaração de missão, "Este padrão é projetado para default para os tipos de equipamento mais comumente fornecidos que têm alta probabilidade de atender ao objetivo de pelo menos três anos de serviço ininterrupto enquanto cumprem regulamentações de emissões."¹ Notavelmente, o padrão inclui recomendações que, a menos que especificado de outra forma, default para tecnologia que provou ser segura e confiável. Atualmente em sua quarta edição, API 682 continua a oferecer orientação baseada em serviço de processo para vedações mecânicas e seus sistemas de suporte.

Embora grande parte do padrão foque em vedações mecânicas, uma porção significativa é dedicada a sistemas de suporte de vedação, pois eles são um componente crítico para o funcionamento adequado do sistema de vedação e bomba. Como fabricante de sistemas de suporte de vedação, a Swagelok Company e nossos centros de vendas e serviço implementaram as melhores práticas da API 682 4ª Edição. Neste post, explicaremos quais são algumas dessas melhores práticas, e como implementar recomendações do padrão na construção e design de seus sistemas de suporte de vedação pode ajudar você a atingir seus objetivos de aumentar confiabilidade e segurança enquanto reduz custos.

Quais São as Principais Funções de um Sistema de Suporte de Vedação Mecânica?

Antes de discutirmos melhores práticas, vamos olhar para as funções dos sistemas de suporte de vedação. Estes sistemas são projetados para uma vedação mecânica específica e conjunto de condições de processo. Tipicamente, eles fornecem ou um gás ou um líquido para a vedação mecânica para regular o ambiente em que a vedação opera, protegendo equipamentos rotativos de danos.

Estes sistemas têm quatro funções principais:

• Fornecer lubrificação às faces da vedação
• Controlar pressão e temperatura na câmara de vedação e vedação
• Limpar a vedação de contaminação e/ou acúmulo de resíduos
• Prevenir fluido de processo do sistema de vazar para a atmosfera

Saiba mais sobre sistemas de suporte de vedação mecânica no vídeo abaixo.

 

Reduzindo Pontos Potenciais de Vazamento

Ao longo da API 682 4ª Edição, há referências a reduzir o número de conexões em sistemas de suporte de vedação. Se tubo soldado ou tubulação é selecionado para o sistema, sistemas roscados são desencorajados. Cada conexão pode ser vista como um ponto potencial de vazamento e possível risco de confiabilidade em aplicações de bombeamento de hidrocarbonetos. Vazamentos em sistemas de suporte de vedação perto de bombas podem causar danos a ativos, tempo de inatividade aumentado, problemas ambientais e riscos de segurança.

No passado, muitos sistemas de suporte de vedação foram construídos de tubo devido à tubulação ser historicamente preferida. Mais recentemente, fabricantes de vedação, usuários finais e OEMs de bomba implementaram tubulação como solução de conexão em sistemas de suporte de vedação devido à sua longa história de uso bem-sucedido em aplicações críticas por todo o mundo industrial. Como o especialista em equipamentos rotativos Heinz Bloch notou em um artigo recente da Hydrocarbon Processing, "[o] Instituto Americano de Petróleo Padrão 682 (API 682) começou a endossar o uso de tubulação para alguns planos de tubulação de vedação. Lamentavelmente, compradores ligados à tradição ainda optam por tubo rígido; estamos pedindo que reconsiderem. API 682 (4ª Edição) agora especifica conexões de sistema de suporte de vedação quase intercambiavelmente."²

A tubulação pode ser utilizada para reduzir o número de conexões dobrando linhas e usando apropriadamente conexões adaptadoras. Frequentemente, as únicas conexões necessárias são aquelas na vedação e no sistema de vedação. Como a tubulação é recozida, dobrar a tubulação endurece o metal pelo trabalho, aumentando a resistência do tubo na dobra. Tecnologias inovadoras de conexão como adaptadores de flange e conectores machos estendidos reduzem ainda mais o número de conexões de portas roscadas na vedação e potes de vedação eliminando a necessidade de múltiplas conexões. O uso de tubulação fornece benefício financeiro adicional quando examinamos os custos de MRO da bomba, vedação e sistema de suporte. Durante operações de manutenção onde "tubulação" ao redor de bombas é retrabalhada, o uso de tubulação elimina a necessidade de soldagem cara no local e pode ser instalada rapidamente para reduzir tempo de inatividade.

Simplificando Operação e Manutenção

Sistemas de suporte de vedação são críticos para a operação adequada da vedação e bomba, e como tal, requerem inspeção visual regular. Tornar o trabalho de inspeção visual simples promove confiabilidade e segurança do sistema. Ao projetar sistemas de suporte de vedação, existem vários princípios de design de melhores práticas a considerar uma vez que o plano de tubulação e arranjo geral tenham sido selecionados.

1. A função do sistema deve ser aparente e o design intuitivo.

Vedações mecânicas são frequentemente danificadas quando bombas são iniciadas e paradas, às vezes como resultado de operação inadequada do sistema de suporte de vedação. Se o design do sistema de suporte de vedação facilita a operação adequada, erros comuns ao comissionar bombas podem ser evitados.

Na API 682 4ª Edição, um Plano 32 é mostrado como múltiplos instrumentos e componentes instalados em tubulação ou tubos. Embora funcionalmente correto, este design fornece ao operador pouca informação sobre a operação do sistema, que informação é importante e por que é importante. Se o sistema está localizado próximo à vedação em uma bomba, o operador agora precisa voltar à bomba e se curvar para ler informação do instrumento. Criar até pequenos obstáculos para operadores aumenta o risco de sinais de problema serem perdidos e reduz confiabilidade. Uma solução intuitiva é arranjar esses componentes em um painel.

Colocar um plano de tubulação como um Plano 32 em um painel acomoda dois princípios de design importantes: identificação adequada e operação. Isso fornece os seguintes benefícios:

• Primeiro, o Plano 32 agora parece um sistema distinto. Em vez de apenas ter componentes localizados em uma tubulação ou corrida de tubo, eles são dispostos em um painel onde o caminho de fluxo pode ser identificado, e todos os instrumentos estão disponíveis no nível dos olhos.
• Adicionalmente, a API 682 suporta estas considerações de design. Declara: "Todos os controles e instrumentos devem ser localizados e arranjados para permitir fácil visibilidade pelos operadores, bem como acessibilidade para testes, ajustes e manutenção" (9.1.5)³.
• Por fim, painéis podem incluir informação de numeração de peças, indicação de caminho de fluxo e instruções do operador. Estas melhorias ajudam a garantir inicialização e desligamento seguros e confiáveis de bombas e sistemas de suporte de vedação.

2. O sistema deve ser projetado para facilidade de manutenção.

Enquanto a operação correta do sistema de suporte de vedação é alta prioridade, consideração também deve ser dada a projetar sistemas que são fáceis de manter. Sistemas de suporte de vedação contêm itens comumente servidos como medidores de vazão, filtros e outros instrumentos visuais. Manutenção preventiva (MP) nestes sistemas deve ser simples e segura para operadores. Se filtros não estão convenientemente posicionados e disponíveis para blowdown, é improvável que a MP adequada seja realizada nos intervalos recomendados.

A API 682 4ª Edição também recomenda configurações block-bleed para todos os medidores. Se sistemas não são projetados com este recurso, é provável que, à medida que medidores falham, operadores fiquem sem informação crítica até a próxima parada ou projeto quando a bomba e sistema de suporte podem ser descomissionados e o medidor substituído.

Por fim, existe uma ampla variedade de conexões de tubulação e opções de design que permitem que cada componente servível em um sistema de suporte de vedação seja facilmente removido e substituído enquanto continua a operar o sistema. Para potes de vedação, a 4ª Edição estipula "Operação local, ventilação, enchimento e drenagem devem ser realizados do nível do solo. A menos que especificado de outra forma, sistemas que requerem uso de escada ou degrau ou que requerem subir na base ou tubulação não são aceitáveis" (8.1.8).⁴ Muitas plantas têm potes de vedação mais antigos com apenas um plugue de tubo no topo. Ter operadores subindo escada para completar o pote pode expô-los a vapores de processo e é uma prática geralmente insegura. Projetar Planos 52 ou 53 com sistemas de enchimento como o mostrado abaixo é uma consideração de design simples e melhor prática que promove manutenção segura.

Construindo Melhores Sistemas de Suporte de Vedação

Implementar estes princípios básicos de design de melhores práticas para sistema de suporte de vedação mecânica aumenta confiabilidade e reduz custos. Para recapitular como você pode realizar melhores resultados com seus sistemas:

• Considere usar tubulação em vez de tubo soldado para reduzir custos de instalação e manutenção. Isso também promoverá confiabilidade através da redução de pontos potenciais de vazamento.
• Tirar bombas offline para consertar problemas menores de instrumentação ou encher potes de vedação não deve ser aceitável. Localizar estes sistemas em painéis, com rotulagem adequada e projetando para fácil manutenção reduz a chance de erro do operador que pode danificar vedações.

Falhas de vedação e os custos associados de substituição de vedação devem ser de grande preocupação para grupos de equipamentos rotativos em todas as plantas. Garantir que as melhores práticas e princípios de design da API 682 4ª Edição são seguidos ajuda a prevenir estes custos e cria uma operação mais segura e confiável.

 

A Swagelok fornece design e montagem de sistemas de suporte de vedação através de nossa rede de mais de 200 centros autorizados de vendas e serviço. Oferecemos sistemas configuráveis, locais e confiáveis que são melhores por design para ajudar você a reduzir custos, economizar tempo e melhorar a segurança de seus equipamentos rotativos. Para conselhos adicionais sobre design e instalação de seus sistemas de suporte de vedação mecânica, ou para encontrar os kits ou montagens de plano de vedação API certos para suas aplicações, entre em contato com sua equipe local da Swagelok.

¹ API Standard 682, First Edition, 1994 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.

² Bloch, Heinz P., Consider Stainless Steel Tubing for Mechanical Seal Connections, Hydrocarbon Processing, March, 2018.

³ API Standard 682, Fourth Edition, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C

⁴ API Standard 682, Fourth Edition, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.