Classificação nr13 de vaso de fluido de selagem de selo mecânico de máquina

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Análise da classificação NR13 dos potes ou vasos de sistemas de selagem e de detecção de vazamento de eixo de bomba

Emissão: Set / 2005

ObjetivoSistematizar a análise de enquadramento dos potes de selagem e de detecção de vazamento, utilizados no Planos de Selagem em selos de eixos de bombas, na Norma Regulamentadora NR13 Caldeiras de Vapor e Vasos de Pressão.

Definiçõesa- “Buffer fluid” é aquele que é injetado para empurrar um pequeno vazamento para um local seguro, como, p. ex. tocha. Ele á injetado pelo lado de fora do selo, normalmente entre o selo e um labirinto ou anel de carvão externo.

b- “Barrier fluid” é aquele que é injetado entre dois selos, no caso de um selo duplo, usualmente com pressão maior que a do fluido selado, e visa evitar vazamentos do fluido selado. Fluidos barreiras mais utilizados são: água desmineralizada, óleo mineral – ISO 22 ou 32, lubrificante, querosene, etileno-glicom com água ou produto limpo da própria unidade.O fluido barreira pressurizado deve ser compatível com o produto bombeado, para que no caso de falha do selo, não o contamine, ou outro fluido da unidade, por exemplo, o catalisador empregado em algumas unidades de processo, como UHDT, UHDS, UGH.

Análise da classificação conforme NR13 dos potes ou vasos de sistemas de selagem e de detecção de vazamento de eixo de bomba a- Caso de selo simplesTodo selo vaza o tempo todo, pelo menos um pouco, assim partiu-se do princípio de que em selo simples sempre haverá possibilidade de vazamento para o exterior e o mais prático é controlar este vazamento.A maior parte dos Planos de selagem, na realidade, está mais voltada à limpeza, lavagem e arrefecimento do selo, utilizando o próprio produto bombeado ou de fluido de fonte externa.Na prática o que se faz é instalar um pote de detecção de vazamento com chave de nível e, a depender, do fluido bombeado ser perigoso, inflamável ou tóxico, ter PSV descarregando para um sistema fechado como: Tocha; Vasos de “blowdown”; Zona de “flash” de Torre; Incinerador; Linha de combustível para forno.Este pote não precisa ser NR13, podendo ser considerado um componente de tubulação e calculado como tal.

b- Caso de selo duploAlguns dos planos de selagem de selo duplo permitem impedir o vazamento, empregando um fluido barreira pressurizado, sendo utilizados nas situações do produto bombeado ser tóxico. (Caso dos planos 53 A, B ou C e 54).Também há plano que apenas detecta e controla o vazamento, permitindo identificar se foi o selo interno ou o selo externo que falhou. (Caso do plano 52).Em ambas os casos, há o pote de selagem instrumentado com pressostato e chave de nível e .PSV descarregando para um sistema fechado como: Tocha; Vasos de “blowdown”; Zona de “flash” de Torre; Incinerador; Linha de combustível para forno. Este pote tem sido classificado como NR13 e categorizado pela classe do fluido presente.A princípio estamos classificando todos os vasos dos sistemas de selagem e de detecção de vazamento, porém com a Categoria I (a mais crítica) somente os que coletarem vazamento de fluido bombeado inflamável ou tóxico, assim somente os vasos de detecção de vazamento e do sistema de recolhimento do Plano 52.

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Referência:LUIZ OTAVIO AMARAL AFFONSO EMPREENDIMENTOS UNIDADE DE NEGOCIO RPBC RPBC/EM CONSULTOR TECNICO


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Plano Arranjo do selo

Risco de vazamento do

fluido bombeado

Possibilidade de detecção

de vazamento

Categoria NR13 do

Pote

Esquema doa Planos conforme API-682

11 Fluid from pump discharge through a flow orifice control to the seal chamber flushes the faces and flows across the seal back into the pump.

Simples

Arrangement 1 seal.

Sim, o próprio fluido bombeado.

Para controlar o possível vazamento, pode ser usado um vaso de detecção de vazamento.

Sim, desde que seja instalado um Pote de Selagem não pressurizado com transmissor de nível.

Não é vaso NR13, por não ser pressurizado.

12Recirculation from pump discharge through a strainer and control orifice to the seal chamber.Obs.: Está em desuso pois o filtro não segura a partículas menores que 500 micra, que são as piores, além disso entope logo.

Simples

Arrangement 1 seal






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13Recirculation from seal chamber through a flow control orifice and back to the pump suction.

Simples

Arrangement 1 seal





21Recirculation from pump discharge through a flow control orifice and cooler then into the seal chamber.

Simples

Arrangment 1 seal

Sim, o próprio fluido bombeado.Para controlar o possível vazamento, pode ser usado um vaso de detecção de vazamento.




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23Recirculation from the seal chamber through a cooler and back into the seal chamber. Obs.: Excelente para caldeira.

Simples

Arrangement 1 seal





31Recirculation from pump discharge through a cyclone separator to clean the fluid to the seal chamber.Obs. Abandonado, pois a eficiência dos ciclones não tende às partículas menores que 500 micra.

Simples

Arrangement 1 seal






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32Fluid is injected into the seal chamber from an external source.Obs.: Comum em bombas quentes.

Simples

Arrangement 1 seal

Sim, o próprio fluido injetado.





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52 Buffer fluid to be injected between the inner and outer seals from an external reservoir maintained at a pressure less than the pressure in the seal chamber.The reservoir is continuously vented to a vapor recovery system.

Duplo

Arrangement 2 seal.

Sim, o fluido selado pode vazar e contaminar o “buffer fluid”.

Pode ser um único Vaso para coletar todo fluido circulante nos selos de várias bombas com PSV descartando para tocha.

O inconveniente é que se perde a possibilidade de identificar a bomba que apresenta vazamento.

Sim.

Com transmissor de nível no pote.Se vazar o selo interno o nível sobe, se vazar o selo externo, desce.

É vaso pressurizado e a Categoria NR13 depende da Classe do fluido bombeado.

O sistema de recolhimento dos vapores do Pote deve descartar para Tocha.Caso haja válvula no descarte, esta deverá ter o dispositivo contra bloqueio inadvertido.


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Plano 52 - Enquadramento na NR-13

1- Pressão de projetoO Pote de selagem é normalmente um vaso "Standard" do fabricante, independente de estar instalado no Plano 52, 53 (A, B ou C), ou seja a pressão de projeto e memória de cálculo são as mesmas. Para verificação do enquadramento ou não na NR-13 adotar a pressão de projeto indicada na placa de identificação, pois é difícil estabelecer Pressão Máxima de Operação do vaso.

2- Necessidade de PSV No caso do plano 52 não é necessário a instalação de dispositivo de segurança, desde que seja instalado dispositivo contra bloqueio inadvertido das válvulas, do sistema de recolhimento dos vapores, à jusante do Pote de selagem, que garanta o alívio contínuo direto para Tocha.

3- Com relação ao plano 53 A ou B ou C, poderá haver apenas uma PSV para o sistema constituído de vários vasos, desde que eles estejam interligados e seja instalado dispositivo contra bloqueio inadvertido em todas as válvulas do sistema.Caso contrário deve haver uma PSV para cada vaso.

4- Com relação ao descarte das PSVs, mesmo que o fluido barreira seja um óleo mineral (ISO 22 ou 32) a descarga da PSV deve ser para um sistema fechado.


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53APressurized barrier fluid to be injected between the inner and outer seals from an external source with a intermediate reservoir maintained at a pressure greater than at the seal chamber.

Duplo

Arrangment 3 seal.

Não

Pode ser um único Vaso pressurizado distribuindo o “barrier fluid” para os selos de várias bombas com PSV descartando para tocha.

A pressurização do fluido barreira é feita com Nitrogênio, que é reposto periodicamente, para compensar as perdas.

Sim.

Com controle simultâneo composto por transmissor de pressão e transmissor de nível.

Para casos especiais, como aplicação com fluido tóxico, há uma injeção de “flush” na câmara de selagem, do lado do fluido bombeado, para isolar o fluido e processo das partes do selo.

É vaso pressurizado, normalmente com Nitrogênio e a Categoria NR13 é função do fluido barreira.

Prover PSV com alívio para sistema fechado, a não ser que o fluido barreira seja água desmineralizada, que poderá ser aliviada para a atmosfera.


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53BThe pressurized barrier fluid comes from a pre-pressurized bladder accumulator to provide the pressure greater than at the seal chamber to the circulation system and it is injected between the inner and outer seals.The heat is removed from the circulation system by an air-cooled or water-cooled heat exchanger.

Duplo

Arrangment 3 seal.

Não


A pressurização e feita com vaso de bexiga interna.A reposição do fluid que pressiona a bexiga é automática.

Sim.

Com controle apenas por transmissor de pressão.

Para casos especiais, como aplicação com fluido tóxico, há uma injeção de “flush” na câmara de selagem, do lado do fluido bombeado, para isolar o fluido e processo das partes do selo.

É vaso pressurizado e a Categoria NR13 é função do fluido barreira.

A PSV deve descartar para sistema fechado, a não ser que o fluido barreira seja água desmineralizada, que poderá ser aliviada para a atmosfera.


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Planos 53 A e B - Enquadramento na NR-13

1- Pressão de projetoO Pote de selagem é normalmente um vaso "Standard" do fabricante, independente de estar instalado no Plano 52, 53 (A, B ou C), ou seja a pressão de projeto e memória de cálculo são as mesmas. Para verificação do enquadramento ou não na NR-13 adotar a pressão de projeto indicada na placa de identificação, pois é difícil estabelecer Pressão Máxima de Operação do vaso.

2- Necessidade de PSV2.1- Com relação ao plano 53 A ou B ou C, poderá haver apenas uma PSV para o sistema constituído de vários vasos, desde que eles estejam interligados e seja instalado dispositivo contra bloqueio inadvertido em todas as válvulas do sistema.Caso contrário deve haver uma PSV para cada vaso.

2.2- Com relação ao descarte de PSV, mesmo que o fluido barreira seja um óleo mineral (ISO 22 ou 32) a descarga da PSV deve ser para um sistema fechado.

54 Pressurized external barrier fluid reservoir supplying clean fluid to be injected between the inner and outer seals.Reservoir pressure is grater than the seal chamber.

Duplo

Arrangment 3 seal.

Normalmente usado com uma Unidade de Lubrificação Forçada para prover vazão e pressão necessárias, que atendem

Não


Sim.

Com controle apenas por transmissor de pressão.

Para casos especiais, como aplicação com fluido tóxico, há uma injeção de “flush” na câmara de selagem, do lado do fluido bombeado, para isolar o

É vaso pressurizado e a Categoria NR13 é função do fluido barreira.

A PSV deve descartar para sistema fechado, a não ser que o fluido barreira seja água desmineralizada, que poderá ser


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até 6 selos.

fluido e processo das partes do selo.

aliviada para a atmosfera.

61Tapped and plugged connections to provide fluid (steam, gas or water) to external side of the seal.

To be used when the purchaser is to provide the fluid.

Simples

Arrangement 1 seal

O Plano 61 significa que há uma conexão plugueada para uma lavagem externa do selo. Se houver lavagem, ele é chamado Plano 62. .

Ver Plano 62. Ver Plano 62.


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62External source providing a quench to prevent solids from accumulating on the external side of the seal.

Simples

Arrangement 1 seal

Não.

Há a injeção de um outro fluido (usualmente água ou vapor) para manter limpa e região externa do selo. Estes resíduos podem ficar acumulados na região externa, levando ao desgaste das faces.O plano 62 visa removê-los. O fluido não vai para o interior da bomba, ele simplesmente escorre pelo eixo e cai na baseQuando a injeção é de água, ela ajuda a

Não.

O não vazamento deve ser garantido pela injeção do fluido externo.

Não há pote de selagem.


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remover o calor gerado pelo atrito entre as faces. No entanto o vazamento constante de água faz uma lambança e pode enferrujar as bombas.No caso de bombas quentes com drenos de aço inox austenítico a água pode ficar pingando sobre os drenos e gerar CST devido aos cloretos. Além disso, a água ajuda a mascarar pequeno vazamento anormal pelo selo.Assim há


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uma prática de remover a injeção de água de todos os lugares onde é possível..

65External drain on the external side of seal to alarm on high seal leakage.

Simples

Arrangement 1 seal

Sim Sim.

Pelo transmissor de nível no Pote de drenagem..

Este vaso é pressurizado e a Categoria NR13 depende do fluido bombeado


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Informações do API 682Shaft sealing systems for centrifugal and rotary pumps


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Algumas posições

1- "Marcos Cattony Silva Araujo" <[email protected]>19/09/2005

Projetos da carteira de gasolina: definição do sistema de selagem, do fluido barreira

Adotar planos API 53 A, B e C e/ou a adoção de ULF, unidade de lubrificação forçada para selos API 54, já empregada com sucesso em grandes máquinas como sistema de lubrificação e controle e também em unidades como a HDT de Diesel da UN REGAP.

Fluido barreira. particularmente para planos API 53 A,B e C, deve ser compatível com a limitação de troca térmica destes planos, logo necessitam de fluido barreira que tenha as melhores propriedades de troca térmica.

Porém deve ser compatível com o processo se o selo vazar.

Para unidade de UHDS da carteira de gasolina da AXENS, estudou-se a possibilidade de fluido barreira etileno glicol com água ou o óleo 32 ou 22, mas há a dúvida de se o selo vazar e esse produtos entrarem em contato com os catalisadores, estes podem ser contaminados.

Assim foi definido a utilização do fluido barreira QAV da própria unidade, sem benzeno.

Há o precedente da UOP (projetista da unidade UHDT de nafta de coque) que já se posicionou a respeito, dizendo que deve ser usado o plano 54 e o fluido barreira deverá ser a nafta pesada, evitando-se contaminar o processo, catalisadores e outros, quando houver vazamento do selo.

Orem a do fluido barreira de nafta pesada só é possível através de uma ULF Unidade de Lubrificação Forçada, pois tem condições de fornecer vazão e pressão necessárias para realizar a troca térmica.

2- Javã Atayde Pedreirae-mail: [email protected]

Acho que a Petrobras deveria protestar veementemente contra esta exigência da UOP. Nafta é classificada pelo EPA, órgão ambiental federal dos EUA, como VOC(volátil)/hazardous. Investir em selo duplo e usar nafta como fluido barreira é um contra-senso. Considerando o apelo que tem sido dado às questões ambientais e de segurança, é de se esperar que, no médio prazo, os órgãos de SMS e a legislação brasileira exijam que a Petrobras lance um programa de controle de emissões fugitivas. E aí teremos que inventar o "selo triplo" para as plantas da UOP.

Osvaldo Moraes – DIEFRAREVAP

Em nossa Nafta de Coque, a UOP acatou solicitação REVAP para uso do Plano de Selagem API 53 B, FB ISO VG 32 (TR 32). Assim, todas as FD´s para bombas, emitidas pela UOP, trazem essa especificação. Complementando, informo que a utilização desse FD foi definida pela REVAP meses antes da nossa última reunião, através da qual optamos pelo ISO VG 22. O FB ISO VG 32, como observado


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em e.mail anterior, tem tido boa performance na REVAP, mesmo em equipamentos operando com alta temperatura.

Javã Atayde Pedreirae-mail: [email protected]

O ISO 32 pode ter boa performance a altas temperaturas porque a viscosidade cai bastante. Já em baixas temperaturas, o aquecimento das faces é excessivo, reduzindo sua vida útil. Portanto, recomendo o ISO 22, que atende a todos os casos. Gostaria de lembrá-lo que estamos perseguindo Tempo Médio Entre Falhas superior a 5 anos.

3- HDS AXENS

As part of the discussion process regarding pump sealing system specifications, we are assessing the advantages and disadvantages of alternatives.

Two possibilities of sealing system and three possible sealing fluids are envisaged, as follows:

Sealing systems : either API plan 53 or 54 are considered viables.

Sealing fluids: Boiler Feed Water, Querosene, ISO 22 lubricant (22 cSt commercial spec. sealing fluid).

O Javã recomenda:

Água de caldeira, óleo lubrificante mineral básico, sem aditivação, ou querosene sem contaminantes.

We were suggested to adopt the following parameters as guidelines for sizing the sealing systems, and rate possible effects:

Normal seal leak to the process (contamination of the process fluid by the seal fluid, considering 2 Bar delta P between seal and process): 0,005 l/hr (5 cm3/h)

Failed seal leak to the process (considering API 53 type recipient): 3 l/min (during up to 3 minutes)

4- Apresentação da John Crane


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John Crane Brasil

Sistemas de selagem pressurizados

Arranjo de Selo Duplo Pres.

Processo Barreira AtmosferaPre

ssão

3CW - FB 3CW - BB

3CW - FF


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Sistemas de Selagem Pressurizados

PLANOS API 53

Têm-se 3 arranjos possíveis: 53A / B / C. A diferença entre eles é a forma de pressurização.

A circulação do fluído de barreira é feita por meio de um anel de bombeio interno. Sistema de baixa eficiência

Em serviços muito quentes (300°C) o fluido de barreira pode coqueificar dentro da caixa de selagem, no caso de bombas em stand-by.


PLANO API 54:

A circulação é feita por uma bomba externa (deslocamento positivo) ou sistema pressurizado

Altos custos de implementação e/ou operacionais

Geralmente utilizado em serviços onde a vazão requerida pelo selo não é atingida com um anel de bombeio.


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PLANO API 53A: Reservatório com serpentina interna para troca térmica Pressurização feita com nitrogênio. Tem limitações de pressão (Mistura com o gás). Operação complicada já que precisa-se controlar duas

variáveis (nível e pressão) Alto custo operacional pelo uso continuo de nitrogênio.


PLANO API 53B: Acumulador com bexiga interna supre e mantem a

pressão no sistema de selagem Calor removido utilizando trocador com água ou ar. Operação e Manutenção muito simples. Precisa-se

controlar uma variável, a pressão. Geralmente utilizado com sistema de reposição

automático



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PLANO API 53C: Pressurização é feita utilizando um pistão/acumulador. Geralmente utilizado em serviços de alta pressão. Calor removido utilizando trocador externo de água ou ar. Precisa-se controlar ou monitorar pressão e posição do

pistão. Geralmente utilizado com sistema de reposição

automático


PLANO API 54: A fonte de suprimento pode ser interna (processo) ou

externa (unidade independente) As unidades externa têm duas configurações básicas:

Abertas e Fechadas, sendo sua seleção função dos níveis de pressão ou vazão requeridos.

Geralmente as unidades são projetadas para atender não mais de 6 selos.



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Plano API 53A Vs. 53B

PLANO API 53A: Baixa capacidade de troca

térmica. Precisa de controle e

monitoramento simultâneo do nível e da pressão (Transmissor de nível e pressão).

Perdas de N2 através de juntas, comprometem a confiabilidade do sistema.

Alto custo operacional (Consumo de N2).

Não é fácil o monitoramento do vazamento.

A nível mundial, seu uso é cada vez menor.

PLANO API 53B: Melhor capacidade de troca

térmica. O monitoramento é feito com

um pressostato ou transmissor de pressão.

Baixos custos operacionais e de manutenção.

Fácil montagem Não precisam de alimentação

continua de N2 O vazamento do selo pode

ser monitorado facilmente fazendo uso da um RO na entrada do sistema.

Para garantir boa performance de um selo mecânico dual pressurizado, recomenda-se:

Utilizar planos API 53B com trocador de tubos de aletas(Air cooled) em todos aqueles serviços onde a temperatura do produto bombeado seja menor do que 70°C (Com sistema de reposição automático)

Utilizar planos API 53B com trocador de água (Watercooled) em todos aqueles serviços onde a temperatura do produto bombeado seja menor do que 120°C (Com sistema de reposição automático)

Utilizar planos API 54 em todos aqueles serviços onde a temperatura do produto bombeado seja maior do que 120°C.

Recomendações Gerais


Classificação nr13 de vaso de fluido de selagem de selo mecânico de máquina

Engineering

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