Anéis de desgaste do lado de sucção vs. anéis de desgaste traseiros
Antes de prosseguir, vale a pena mencionar que existem basicamente dois tipos de anéis de desgaste - anéis de desgaste do lado de sucção e anéis de desgaste traseiros - cada um com sua própria finalidade.
Os anéis de desgaste do lado de sucção são projetados para limitar o fluxo de bombeamento do lado de descarga de pressão mais alta do impulsor para o lado de sucção de pressão mais baixa. A folga excessiva desses anéis pode resultar em aumento do fluxo através do lado de sucção e perda volumétrica de eficiência.
Os anéis de desgaste traseiros, quando presentes, funcionam em conjunto com os orifícios de balanceamento que passam pelo olhal de sucção para diminuir a pressão de sucção atrás do impulsor e dentro dos anéis de desgaste traseiros (ver Imagem 1), limitando a força de empuxo axial. Folgas excessivas dos anéis de desgaste traseiros podem resultar em altas forças axiais de impulso que podem danificar o rolamento de impulso.
Imagem 1. Anel de desgaste traseiro e furos de balanceamento para limitar o empuxo axial
Impulsores Abertos vs. Fechados
Bombas com impulsores de estilo fechado incluirão um anel de desgaste da carcaça e possivelmente um anel de desgaste do impulsor que é instalado no diâmetro externo (OD) do olho de sucção do impulsor, ambos anéis de desgaste do lado de sucção. Esses impulsores também podem ter anéis de desgaste traseiros que controlam o empuxo axial.
Bombas com rotores de estilo aberto geralmente não possuem anéis de desgaste do olhal de sucção, mas geralmente possuem anéis de desgaste traseiros.
Imagem 2. Anel de desgaste traseiro e furos de balanceamento para limitar o empuxo axial
Folgas do anel de desgaste e velocidades específicas
As folgas dos anéis de desgaste são mais críticas para certos tipos de impulsores do que para outros. A diferença envolve a relação entre as características de altura manométrica e vazão da bomba, que são descritas pela “velocidade específica” de seu projeto. Observe que a velocidade específica não é a velocidade de rotação da bomba, mas simplesmente uma relação entre o fluxo e a altura manométrica.
Os impulsores de velocidade específica mais alta (à direita na Imagem 3) produzem alto fluxo, mas baixa altura manométrica. Impulsores de baixa velocidade específica (à esquerda na Imagem 3) produzem uma altura manométrica maior com uma taxa de fluxo relativa mais baixa.
Figura 3. A velocidade específica está relacionada à altura/vazão.
As folgas do anel de desgaste são mais críticas para rotores de baixa velocidade específica do que para aqueles com altas velocidades específicas. Como esses impulsores têm maiores diferenciais de pressão, qualquer vazamento nos anéis de desgaste representará uma porcentagem maior do fluxo total do que para impulsores de alta velocidade específica.
Guia de folga do anel de desgaste
As tolerâncias do fabricante são sempre a melhor orientação para avaliar as folgas do anel de desgaste conforme encontrado e encaixar os anéis de desgaste de substituição. Quando não estiverem disponíveis, as diretrizes a seguir funcionam bem para bombas comuns de serviço de água (água municipal, águas residuais, aplicações de HVAC, etc.) e se aplicam tanto à folga do lado de sucção quanto do anel de desgaste traseiro.
Outra alternativa é consultar a tabela de folgas internas mínimas no padrão API 610 (API STD 610/ISO 13709). Conforme ilustrado pelo exemplo na Imagem 4, os valores no gráfico API 610 estão muito próximos das diretrizes gerais fornecidas para novos anéis de desgaste fornecidos.
A tabela API 610 fornece valores para diâmetros de anel de desgaste de 2 polegadas a 26 polegadas (50 milímetros (mm) a 650 mm) em 28 incrementos.
Imagem 4. Comparação do valor do gráfico de folgas internas mínimas da API 610
A tabela API 610 fornece folgas mínimas, não máximas, para bombas usadas em aplicações de processamento de petróleo. As folgas mínimas são especificadas, pois folgas mais apertadas arriscariam o contato entre os componentes rotativos e estacionários, provavelmente resultando em uma falha catastrófica da máquina.
Portanto, quando a montagem de novos anéis de desgaste e as tolerâncias do fabricante não estiverem disponíveis, os valores da tabela API fornecem uma boa orientação.
Observe que as folgas do anel de desgaste são sempre especificadas em medições diamétricas, ou seja, a diferença entre o diâmetro interno (DI) do anel estacionário e o diâmetro externo do anel rotativo. Isso significa que a folga de funcionamento real é metade da folga diametral.
A orientação fornecida acima pode ser útil para projetar anéis de desgaste de substituição quando as tolerâncias do fabricante não estiverem disponíveis. Também pode ser útil para avaliar as autorizações recebidas e decidir se a substituição é necessária. Alguns fabricantes recomendam a substituição dos anéis de desgaste quando as folgas aumentaram em 40% da folga original especificada. Esta recomendação é boa para bombas em aplicações comuns de serviço de água e para impulsores na faixa de vazão mista de velocidade específica.
Conforme descrito acima, as bombas com rotores de baixa velocidade específica devem ser mantidas em folgas mais apertadas, enquanto as bombas com rotores de alta velocidade específica têm mais margem de manobra.
Conclusão
As folgas adequadas dos anéis de desgaste são uma preocupação fundamental para garantir uma operação eficiente e confiável da bomba. A orientação fornecida aqui deve ajudar os usuários de bombas e prestadores de serviços a atingir esses objetivos.
Diretrizes Gerais para Novos Anéis de Desgaste
· Geral – até 5 polegadas de diâmetro 0,010 + 0,002 por polegada de diâmetro
· Geral – 5 a 10 polegadas de diâmetro 0,015 + 0,001 por polegada de diâmetro
· Para materiais corrosivos, adicione 0,005 polegada