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Eliminação de Falhas Aumenta Significativamente a Durabilidade

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Prevenir problemas com selos mecânicos que são usados nas bombas e reatores que lidam com dispersões de polímeros (látex) é um grande desafio de engenharia.  Essencialmente, o problema é que as dispersões de polímeros não são termodinamicamente estáveis e elas tendem a coagular. O formato das partículas do polímero se compacta em aglomerações, que podem rapidamente levar o processo a uma parada. A EagleBurgmann desenvolveu uma solução de vedação especificamente para esta aplicação difícil, oferecendo uma solução de custo-benefício a longo prazo.

Um dos 10 Centros de Serviços EagleBurgmann vem trabalhando desde 2001 em parceria com o  operador do Parque Químico Marl para oferecer suporte a todas as empresas que estão localizadas no local. Três das aproximadamente 70 instalações de produção no Parque Químico, que recebem suporte do provedor de soluções de vedação, são de uma empresa que pertence a um fabricante líder de látex sintético.

Látex é uma dispersão de minúsculas partículas na água. O líquido leitoso contém cerca de 50 por cento de água por peso. O diâmetro das partículas de látex está perto de dez milésimos de milímetro. O núcleo do polímero é rodeado por uma concha polar que interage com a água, estabilizando a dispersão. Dispersões de polímeros sintéticos são produzidas pela polimerização de monômeros em solução aquosa em um reator.

Selos mecânicos são utilizados nas bombas em todas as fases do processo de produção de dispersão, incluindo a matéria-prima de alimentação, polimerização, processamento de dispersão e armazenamento de produto acabado no tanque. As bombas rodam continuamente ou descontinuamente em diferentes fases do processo.

 

Aplicação Difícil

O desafio de engenharia é projetar selos para as bombas que são usadas para lidar com dispersões (látex). Os problemas são particularmente grandes em etapas do processo onde a dispersão contém látex carregado com monômeros residuais, por exemplo, durante o processamento de dispersão. Todos os estágios do processo de produção de látex roda a baixa pressão e temperatura.

Uma das principais razões pela qual as condições mais extremas de produção são evitadas é o fato de que dispersões de polímeros não são termodinamicamente estáveis e tendem a coagular, tornando difícil o bombeio do meio. Aderência, o que é desejável no produto acabado, pode causar vazamento ou falha total dos selos. O látex adere à superfície mais quente (faces do selo) e difunde-se depois de algumas horas entre as faces deslizantes. Os selos, em seguida, abrem contra a força da pressão do buffer. Garantir que os selos do eixo não vazem é particularmente importante nesta difícil etapa do processo.

Causas de falha do selo

Selos mecânicos duplos são pressurizados com fluido do buffer. A pressão do buffer, atuando na direção do lado do produto (látex), diminui a fenda entre as faces do selo. Como resultado, látex e fluido do buffer se misturam ao lado do produto. O calor da fricção na fenda do selo causa aglomeração de partículas do polímero. Quando isso acontece, a fenda do selo se abre e este pode ser destruído. Então o fluido do buffer pode vazar, ou o látex pode penetrar na câmara, provocando a falha do selo.

Para evitar esse cenário, a equipe de engenharia da EagleBurgmann teve que desenvolver uma vedação que impede o contato entre o selo e o produto. Devido as bombas funcionarem continuamente ou descontinuamente, dependendo da fase do processo, foi necessária uma solução de vedação diferente para ambos os modos de operação.

Solução de vedação personalizada

Para as bombas que trabalham com látex que contém monômeros, os engenheiros da EagleBurgmann desenvolveram uma versão melhorada de um selo que está em conformidade com os regulamentos de ar limpo (TA-Luft): um selo de cartucho duplo Cartex com válvula reguladora de lubrificação na direção do rotor. Para uma margem adicional de segurança, uma Cunha é colocada na face do selo do lado do produto, assegurando que o selo mecânico não falhe devido à lubrificação insuficiente. Nenhum selo de desligamento é necessário porque a bomba funciona continuamente.

 

Desenvolvimento e otimização para este projeto incluem o selo simples com foles de borracha e o selo duplo cartucho com anel de lubrificação no lado do produto e uma face tipo cunha. Estes selos mecânicos de dupla ação Cartex também deram a oportunidade de otimizar as bombas e de aumentar, significativamente, sua vida útil. Devido a forças de cisalhamento, podem-se formar acúmulos atrás do impulsor, obstruindo o impulsor e fazendo com que o motor desligue como resultado da sobrecarga. Além disso, as aletas posteriores sobre os rotores foram removidas, reduzindo as forças de cisalhamento e prevenindo  aglomeração. Estas alterações juntamente com outras melhorias, que por sua vez estendem a vida de útil total das bombas, só foram possíveis em conjunto com o sistema de vedação modificado.

 
 

O modo de funcionamento do selo Cartex também é incomum, já que não há nenhum sistema buffer pressurizado. Um abastecimento de água externo é usado simultaneamente para o buffer e sistema flush. O abastecimento central de água garante alta disponibilidade. Um controlador de fluxo FLC EagleBurgmann garante um fluxo de descarga constante, fluxo de descarga definido que não é dependente da pressão.

Ganhos de Eficiência e Produtividade

O nível de colaboração entre o cliente e o centro de serviço EagleBurgmann tem sido excelente. Através de um esforço conjunto muito construtivo e profissional, a EagleBurgmann desenvolveu rapidamente protótipos iniciais que forneceram uma solução para o que parecia ser um problema insanável. O trabalho de desenvolvido subsequentemente foi igualmente satisfatório. A vida útil na fase de processo mais problemática aumentou dramaticamente de apenas algumas horas de operação para até três anos. Baseado nos resultados positivos até agora, o cliente tem implantado selos Cartex modificados em aproximadamente 30 ou mais bombas na fábrica, com selos adicionais sendo planejados. Na maioria dos casos, mesmo quando as bombas são removidas e limpas, os selos são reinstalados sem conserto.

Para maiores informações sobre esta  aplicação, contate-nos a traves do info@us.eagleburgmann.com​.