Situação
A rede de dutos OSVAT transporta 55% do petróleo bruto produzido no Brasil. Ao longo de 275 km, até 10 tipos diferentes de petróleo fluem para várias refinarias em todo o país.
Selos mecânico revestidos com DiamondFace em aplicações de petróleo bruto
DF-HRS8 extremamente resistente ao desgaste para bombas Sulzer de alta pressão
Desafio
A rede de dutos OSVAT transporta 55% do petróleo bruto produzido no Brasil. Ao longo de 275 km, até 10 tipos diferentes de petróleo fluem para várias refinarias em todo o país.
Solução
Selos cartucho DF-HRS8 com revestimento DiamondFace, aplicado nas duas faces deslizantes dos selos.
Ilustração: Bomba centrífuga multietapas Sulzer de alta potência em operação. Doze bombas desse tipo são utilizadas em quatro estações de bombeamento do sistema de dutos OSVAT no Brasil. O sistema de selagem consiste em dois selos mecânicos EagleBurgmann DF-HRS8 por bomba revestidos com DiamondFace, fornecidos de acordo com o Plano API 31.
A rede de dutos OSVAT, com 275 km de extensão, desempenha um papel fundamental na economia do Brasil, transportando cerca de 55% do petróleo bruto explorado no país. Ela abastece duas refinarias da Petrobras no estado de São Paulo: a REPLAN (Refinaria do Planalto Paulista), localizada em Paulínia, que é a maior refinaria da empresa (com capacidade para processar 360.000 barris por dia, cerca de 20% da capacidade de refino de petróleo do Brasil) e a REVAP (Refinaria Henrique Lage), em São José dos Campos, que é a terceira maior refinaria da Petrobras (com capacidade para processar 250.000 barris por dia).
As Bombas
As bombas Sulzer de alta potência, do tipo centrífugas multietapas MSD e SZZM, foram selecionadas para essa tarefa exigente. Elas foram projetadas sob medida para atender às necessidades hidráulicas e mecânicas do usuário final.
A bomba Sulzer MSD tem um design de carcaça dividida axialmente, com uma construção de voluta dupla e um arranjo entre os rolamentos, também conhecida como bomba API-610 BB3. As câmaras de selo mecânico, uma no lado do motor e outra no lado oposto, são igualmente pressurizadas devido aos anéis de estrangulamento e à linha de equilíbrio integrada. Já a bomba Sulzer SZZM também tem design de carcaça dividida axialmente, mas possui apenas duas etapas em um arranjo entre os rolamentos, conhecida como bomba API 610 BB1. As duas etapas são dispostas de forma a reduzir a carga axial sobre os rolamentos. O mesmo conceito de selagem foi adotado para ambos os tipos de bomba.
Os selos enfrentam um ambiente severo nesta aplicação específica: um meio abrasivo e altamente viscoso bombeado a alta velocidade.Faces de selos convencionais de materiais duros (hard/hard) têm capacidades limitadas para lidar com alta viscosidade, lubrificação inadequada e as altas temperaturas resultantes. Os selos podem passar por períodos de funcionamento a seco, o que pode danificar ou até destruir as faces deslizantes e os selos secundários. A vida útil dos selos mecânicos com materiais convencionais para as faces de vedação geralmente é de apenas alguns meses.
Ilustração 1: Vista superior de um selo EagleBurgmann HRS8 montado no eixo da bomba.
Ilustração 2: Selo Mecânico cartucho HRS8. Ambas as faces de selo estacionárias e rotativas são revestidas com DiamondFace. Peças de selo de cor amarela = rotativas, azul = estacionárias, peças cinza = Sobreposta.
Para selar de forma confiável os eixos das bombas, foram aplicados selos cartucho DF-HRS. O tipo de selo EagleBurgmann HRS é um design bem testado para aplicações com lodo. Foram feitas apenas pequenas modificações para lidar com petróleo bruto de alta viscosidade. Outras características vantajosas do selo incluem o design de selo estacionário e múltiplas molas protegidas do produto.
A lubrificação e o resfriamento das faces de vedação são realizados por um sistema de lavagem de acordo com o Plano API 31: O petróleo bruto flui através de um separador centrífugo da descarga da bomba. O fluido limpo é direcionado para a câmara de selagem, enquanto o fluido com os sólidos mais pesados é retornado para a sucção da bomba.
Para evitar problemas nos selos nesta aplicação exigente e para aumentar significativamente o tempo médio entre falhas (MTBF), foi aplicado o revestimento DiamondFace em ambas as faces deslizantes dos selos.
A camada de diamante cristalino é caracterizada por extrema dureza, resistência ao desgaste, excelente condutividade térmica, alta resistência química e baixo coeficiente de atrito, combinados com máxima aderência ao material base. Essa tecnologia inovadora se mostrou uma solução excelente e confiável para aplicações na indústria de petróleo e gás. Diversos exemplos de aplicações exigentes ao redor do mundo mostram uma vida útil que foi prolongada até 25 vezes.
Desde o início da operação, em 2012, as bombas Sulzer da OSVAT têm funcionado sem falhas, e os selos mecânicos EagleBurgmann DF-HRS8 com revestimento DiamondFace não apresentaram desgaste até o momento. Isso resulta em um benefício econômico e ambiental significativo para o operador, Petróleo Brasileiro S.A. (Petrobras).
- Pressão de sucção: 25 bar (363 PSI)
- Pressão de descarga: 100 bar (1.450 PSI)
- Pressão da câmara de vedação: 34 bar (493 PSI)
- Velocidade de rotação: 3.585 rpm-1
- Velocidade de deslizamento: 30.88 m/s (101.31 ft/s)
- Temperatura: 30 °C (68 °F)
- Temperatura: … 500 cSt at 20 °C (68 °F)
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