As bombas de incêndio são o núcleo do sistema de proteção contra incêndio de um edifício, garantindo o fornecimento confiável de água durante emergências. Embora muitos gerentes de instalações se concentrem no desempenho da bomba, na vazão e na conformidade com a NFPA 20, um problema frequentemente esquecido é o rápido desgaste das vedações da bomba de incêndio. Os selos mecânicos são projetados para funcionar durante anos, mas em ambientes com baixa qualidade da água, muitas vezes falham muito antes do esperado. O resultado são vazamentos, redução da eficiência da bomba, paradas não planejadas e reparos caros. Para engenheiros de segurança contra incêndio, instaladores e proprietários de edifícios, compreender como a qualidade da água afeta a vida útil da vedação é essencial para manter a confiabilidade do sistema.
A má qualidade da água é um dos fatores mais comuns – e evitáveis – que reduzem a vida útil das vedações das bombas de incêndio. Este artigo explica detalhadamente por que as vedações se desgastam mais rapidamente quando a fonte de água contém altos níveis de impurezas, substâncias corrosivas ou partículas abrasivas. Ele também oferece orientação prática para melhorar a qualidade da água, escolher os materiais corretos para a bomba de incêndio e prolongar a vida útil das vedações da bomba.
Os selos mecânicos são instalados ao redor do eixo rotativo do conjunto do impulsor da bomba de incêndio. Seu trabalho é simples, mas crítico: evitar o vazamento de água e ao mesmo tempo permitir que o eixo gire em alta velocidade. Essas vedações operam sob pressão, flutuações de temperatura e forças hidráulicas. Uma vedação dimensionada corretamente e instalada corretamente pode funcionar por milhares de horas sem falhas.
No entanto, as vedações são extremamente sensíveis à contaminação da água. Mesmo pequenas impurezas podem causar rapidamente atrito, abrasão e acúmulo de calor. Como as bombas de incêndio muitas vezes ficam inativas por longos períodos, os contaminantes podem assentar, endurecer ou corroer os componentes, tornando as vedações mais vulneráveis durante a primeira partida da bomba. A má qualidade da água aumenta todos os pontos de tensão no sistema de vedação.
Uma das causas mais diretas do desgaste da vedação é a presença de partículas abrasivas, como areia, lodo, flocos de ferrugem ou sujeira. Muitos sistemas de bombas de incêndio – especialmente aqueles que extraem água de tanques, lagos, rios ou abastecimentos municipais não tratados – passam por períodos de alta concentração de detritos.
Quando partículas abrasivas entram na bomba:
Eles se alojam entre as faces rotativas e estacionárias da vedação.
Eles agem como uma lixa, marcando e arranhando as superfícies.
As faces da vedação perdem suavidade, aumentando o atrito e o calor.
Formam-se micro-sulcos, permitindo o início do vazamento.
À medida que o vazamento aumenta, mais partículas entram, acelerando os danos.
Este ciclo abrasivo pode destruir completamente uma vedação em semanas ou meses, mesmo que a bomba funcione apenas ocasionalmente.
O desgaste abrasivo é especialmente comum em bombas de incêndio com motor diesel e bombas de incêndio com turbina vertical porque esses modelos geralmente extraem água de fontes abertas ou poços subterrâneos com alto teor de sedimentos. Sem filtração ou pré-limpeza, as vedações ficam sujeitas a ataques mecânicos constantes.
Os selos mecânicos são normalmente feitos de carbono, cerâmica, carboneto de silício ou carboneto de tungstênio. Embora esses materiais sejam resistentes à corrosão, eles não são imunes à degradação química.
Água com mau equilíbrio químico pode causar:
Corrosão das faces da vedação
Degradação de elastômeros de vedação
Pitting em superfícies metálicas
Intumescimento químico de componentes de borracha
Perda da integridade da vedação ao longo do tempo
Fontes comuns de água corrosiva incluem:
Alto teor de cloreto em regiões costeiras ou industriais
Tanques de armazenamento contaminados
Água tratada com produtos químicos agressivos
Águas subterrâneas não tratadas com pH ácido
Água com alta concentração mineral
Quando produtos químicos corrosivos atacam a vedação, as superfícies tornam-se irregulares e quebradiças. Os elastômeros (como anéis de vedação) podem perder elasticidade, rachar ou deformar, criando caminhos para vazamentos. Uma vez iniciado o dano químico, a vedação pode falhar rapidamente.
A ferrugem e a incrustação mineral são as principais ameaças à longevidade da vedação da bomba de incêndio. À medida que a água se move através de canos, tanques e válvulas, ela pode transportar:
Flocos de óxido de ferro
Depósitos de cálcio e magnésio
Partículas duras de tubulações antigas
Resíduos de tanques de aço corroídos
Esses contaminantes não afetam apenas a vedação em si – eles também danificam toda a bomba:
A escala aumenta o atrito entre as peças rotativas
Partículas de ferrugem se acumulam dentro da câmara de vedação
O acúmulo restringe a lubrificação adequada das faces da vedação
Depósitos causam desalinhamento ou assentamento inadequado da vedação
Nas bombas de incêndio, a lubrificação da vedação depende de uma fina película de água. Se esta água contiver incrustações ou ferrugem, a película lubrificante se tornará abrasiva em vez de protetora. Com o tempo, as vedações superaquecem, perdem o alinhamento e começam a vazar.
Embora menos discutida, a contaminação microbiológica é outra causa de falha prematura do selo. Água contendo bactérias, como bactérias redutoras de sulfato (SRB), pode produzir ácidos que corroem metais e elastômeros. O crescimento microbiano dentro de tanques de água ou tubulações forma camadas viscosas (biofilmes) que interferem na lubrificação da vedação e influenciam os processos de corrosão.
Quando as bactérias decompõem a matéria orgânica, criam subprodutos que revestem as faces da vedação e reduzem a eficiência da vedação. Isto é especialmente problemático em condições de água estagnada, onde as bombas de incêndio não funcionam regularmente e a água permanece parada durante longos períodos.
A boa qualidade da água ajuda a manter uma temperatura consistente ao redor da vedação. Quando partículas ou contaminantes perturbam o filme fluido, o atrito aumenta, produzindo calor. O calor excessivo é uma das maneiras mais rápidas de destruir um selo mecânico.
Causas do acúmulo de calor:
Fissuração térmica
Faces de vedação deformadas
Elastômeros queimados
Perda de lubrificação
Falha repentina e catastrófica do selo
Se a bomba arrancar durante uma emergência quando a acumulação de calor já for grave, a vedação poderá falhar instantaneamente sob carga. Para sistemas críticos de proteção contra incêndio, este é um risco importante.
A má qualidade da água muitas vezes anda de mãos dadas com flutuações nos níveis da água, movimento de sedimentos ou bolsas de ar. Estas condições aumentam o risco de cavitação – pequenas bolhas de vapor que entram em colapso violentamente dentro da bomba. A cavitação pode corroer os impulsores, danificar as carcaças e agitar a área de vedação com vibração intensa.
A vibração é o principal inimigo dos selos mecânicos. Mesmo uma leve vibração pode:
Desencaixe as faces da vedação
Afrouxe os parafusos da glândula
Desgaste os componentes de vedação secundários
Aumentar caminhos de vazamento
À medida que a cavitação piora, as forças de impacto podem quebrar os anéis de vedação ou quebrar materiais frágeis.
As vedações da bomba de incêndio são suportadas por mangas do eixo, que protegem o eixo do contato direto com a água. Em água contaminada, partículas abrasivas e corrosivas atacam a luva tão agressivamente quanto a vedação.
Uma manga danificada leva a:
Desalinhamento da vedação
Oscilação do conjunto rotativo
Marcação profunda que impede a vedação adequada
Necessidade frequente de substituição
Se a má qualidade da água não for corrigida, a substituição das vedações por si só não resolverá o problema – a luva do eixo continuará a degradar-se, levando a falhas repetidas.
A boa notícia é que a maioria das falhas de vedação relacionadas com a qualidade da água são evitáveis. A implementação das etapas a seguir pode prolongar drasticamente a vida útil da vedação e melhorar a confiabilidade do sistema.
O uso de filtros, separadores de areia ou filtros de vários estágios pode remover sedimentos e partículas abrasivas antes que a água entre na bomba. a filtragem é essencial para bombas de turbina verticais e bombas que utilizam fontes de água não tratada.
Os tanques de armazenamento devem ser inspecionados quanto a ferrugem, incrustações e crescimento microbiano. A limpeza anual do tanque ajuda a reduzir os contaminantes que danificam as vedações da bomba.
Em ambientes aquáticos agressivos, as vedações feitas com combinações de carboneto de silício versus carbono ou opções de carboneto de tungstênio proporcionam durabilidade muito melhor. A seleção do elastômero deve corresponder ao perfil químico da água.
Testes regulares de água ajudam a detectar acidez excessiva, alcalinidade, conteúdo mineral e riscos de corrosão. A água equilibrada reduz a probabilidade de ataque químico às vedações.
Os testes ajudam a eliminar contaminantes, prevenir o crescimento bacteriano e manter a lubrificação dentro da câmara de vedação. A NFPA 25 recomenda testes semanais de rotatividade por esse motivo.
Os componentes de aço inoxidável resistem melhor à ferrugem, incrustações e degradação química do que o aço-carbono. A atualização de materiais pode economizar custos de manutenção significativos.
Garanta o NPSH adequado, mantenha níveis de água estáveis e elimine vazamentos de ar para reduzir danos à vedação relacionados à cavitação.
As vedações da bomba de incêndio são essenciais para garantir que a bomba funcione de maneira confiável durante emergências. No entanto, muitas falhas prematuras de vedação podem ser atribuídas a um problema: má qualidade da água. Partículas abrasivas, desequilíbrio químico, corrosão, contaminação bacteriana e cavitação aceleram o desgaste do selo mecânico. Ao melhorar a qualidade da água, selecionar os materiais certos e realizar manutenção regular, os gerentes de instalações e os engenheiros de proteção contra incêndio podem prolongar significativamente a vida útil da vedação, reduzir o tempo de inatividade do sistema e evitar reparos dispendiosos.
