API 682: O que há de novo na 4ª edição

Petróleo & Energia, Refinarias e petroquímicas são grandes usuárias de selos API
Refinarias e petroquímicas são grandes usuárias de selos API

Thomas Böhm e Markus Fries

Aproximadamente seis anos de intenso trabalho foram consumidos para elaborar o novo padrão para selos mecânicos, a norma API 682, que deve entrar em vigor em breve. Desde seu lançamento, em 1994, a API 682 se tornou o padrão que define o tom para a aquisição e operação de selos e sistemas de suprimento para bombas centrífugas no setor de petróleo e gás, assim como no petroquímico. A API 682 é um padrão “vivo”, que incorpora diretamente diversas experiências práticas em suas atualizações regulares.

Fundado em 1919 e sediado em Washington D.C. (EUA), o American Petroleum Institute (API) inclui cerca de 500 companhias do segmento de petróleo e gás, assim como da indústria petroquímica, e tem se ocupado intensamente com os padrões técnicos desde 1924. Até hoje, o API elaborou aproximadamente 500 normas, sobre os mais diversos processos e componentes em detalhes, que resultam em garantia de máxima confiabilidade ao funcionamento e ao processo. As normas API, claramente definidas e parcialmente ligadas a testes de aprovação, não têm efeito somente nos Estados Unidos, seu país de origem; em diversos casos, elas têm desenvolvido os padrões industriais mundiais para as indústrias de petróleo e petroquímica. API é considerado sinônimo de segurança e confiabilidade.

Suas normas individuais, a exemplo da API 682 para selos mecânicos e sistemas de abastecimento de fluido de barreira, ganharam tanta popularidade que se transformaram em referência para aplicações industriais em todo o mundo. Os autores da nova edição apontam que isto nunca tinha sido pretendido por eles e esclarecem sobre o verdadeiro escopo da API 682: é um conjunto normativo para os sistemas de selagem em bombas rotativas e centrífugas (e não em agitadores ou compressores) que operam nos setores de petróleo/gás e petroquímica (isso exclui o abastecimento de água ou em alimentos, por exemplo).

Referência desde os anos 90 – No início, as informações sobre selos mecânicos constavam da norma para bombas API 610. Durante os anos 1990, a API 682 se desenvolveu separadamente, gerando um padrão mais abrangente para selos mecânicos e sistemas de barreira. Uma característica da norma API 682 é o fato de ela ser mantida e atualizada constantemente por usuários e fabricantes. Outra qualidade da API 682 é que ela não admite normativamente uma única solução técnica. Além das soluções comprovadas e testadas (defaults), o regulamento lista, deliberadamente, alternativas (opções) e também permite soluções customizadas (soluções de engenharia). Esta diversidade aparece mais claramente na 4ª edição do que nas anteriores.

A abordagem prática da norma aos selos já fica evidente na composição do 25-Member, a força-tarefa que trabalha intensamente desde 2006 na atualização da (ainda válida) API 682 – 3ª edição, em vigor desde 2004. Além dos fabricantes líderes em sistemas de vedação (entre eles a EagleBurgmann), o painel de especialistas das Américas e Europa contou com a colaboração de não membros da API, além de renomadas companhias de planejamento, assim como representantes de alguns dos maiores grupos petroleiros (como ExxonMobil, Shell e Total), ou seja, os maiores e reais usuários de soluções de selagem.

Segurança checada e testada – Enquanto a ainda válida edição API 682 é composta por 200 páginas, a 4ª edição chegou a 260 páginas. A edição revisada está organizada em 11 capítulos e anexos detalhados, com escopo significativamente ampliado. Por exemplo, o Anexo I fornece informações detalhadas e precisas, ao longo de mais de 20 páginas, sobre os testes de qualificação de selagem conforme a norma API.

Os “selos pré-selecionados”, assim como as “alternativas”, devem ser testados por cinco meios diferentes e sob condições operacionais representativas das aplicações típicas API. Com os desenhos de selos descritos, isso rende um alto número de possíveis variações de teste. Nesse processo, o tempo dispendido para um teste de tipo de vedação pode levar até 200 horas. O resultado para desenhos típicos de selagem é documentado em um certificado de teste e relatório detalhado. Testes de qualificação específica elaborados por clientes podem ser incorporados aos selos engenheirados.

Essencialmente, a segurança checada e testada do produto é o núcleo da questão. O objetivo da API 682 4ª edição é admitir o funcionamento contínuo por, pelo menos, três anos (25.000 horas de funcionamento dentro dos limites legais de emissões, ou pelo máximo “valor limite” de 1.000 ppm em volume, conforme EPA, método 21), confiabilidade operacional aumentada e manutenção simplificada. As normas definidas pela API se aplicam exclusivamente para sistemas cartucho com diâmetro do eixo de 20 a 110 mm e em determinadas condições operacionais.

Sistema de codificação mais seletivo – A 4ª edição inclui também a revisão do sistema de codificação de produtos (Anexo D). Os parâmetros provados de classificação em “Categoria”, “Arranjo”, e “Tipo” continuarão. Eles são o primeiro tópico listado no código revisado e fornecem informações sobre as configurações e o campo de uso da respectiva selagem API. O item “Arranjo” inclui o arranjo da selagem: selos simples (Arranjo 1) são diferenciados, assim como os selos duplos, sem ou com pressurização (Arranjos 2 e 3, respectivamente). Detalhes a respeito de sistema de abastecimento, especificados como “Plano”, encontram-se tanto no antigo como no novo código.

A adição de informações precisas para a seleção de material e diâmetro do eixo é nova. Isto proporciona um significado maior ao código e garante uma especificação clara do selo mecânico e seu funcionamento, desde a seleção até a documentação. Especialistas da indústria já concordaram que o sistema de codificação expandido será provado na prática e no uso permanente.

Processo de seleção mais preciso, usando código de “Risco e Perigo” – O processo de seleção de um sistema de selagem API é um assunto complicado. Diversos fluxogramas e tabelas dispostos em mais de dez páginas são dedicados para este tópico na nova edição. A fim de proporcionar maior precisão técnica na escolha de um arranjo, foi incluída na 4ª edição, pela primeira vez, uma ferramenta de seleção alternativa (Anexo A.4). Este é um método baseado no estabelecido no código de “Risco e Perigo”, que já foi testado na prática.

O ponto de partida aqui é o produto bombeado, cujo potencial real de perigo está devidamente registrado e descrito pelo código de “Perigo e Risco” indicado na ficha de informação de segurança de produtos químicos (FISPQ, em inglês MSDS). Assim, as decisões podem ser tomadas de forma rápida e com segurança, por exemplo, se uma vedação simples (Arranjo 1) será suficiente ou se é necessário aplicar uma vedação dupla com sistema de barreira pressurizado (Arranjo 3).

“Norma viva” – A experiência embasada nas “vivências” da norma API 682 é também demonstrada pelo tratamento igualitário concedido às duas variantes do carbeto de silício (SiC), “Reação de Aderência do Carbeto de Silício” e “Carbeto de Silício Autossinterizado”, no campo dos materiais “padronizados”, para faces deslizantes em aplicações químicas (Categoria 1), assim como em refinarias/petróleo e gás (Categoria 2 ou 3). Até agora, o SiC sinterizado foi utilizado em aplicações químicas em razão da sua alta estabilidade química, enquanto a outra variante se consolidou no setor de refino. Esta alocação restritiva foi cancelada por conta de exemplos de aplicação prática (Melhores Práticas) levados ao conhecimento da força-tarefa, que indicou uma correção de curso.

Os capítulos 8 e 9, que se referem aos equipamentos do sistema de abastecimento e instrumentação, foram submetidos a uma revisão minuciosa. Eles foram totalmente reorganizados, tratando o tema em três etapas, e se tornaram mais sistemáticos. A primeira etapa apresenta os acessórios na totalidade. A tubulação, assim como os seus componentes, é abordada em seguida.

Acessórios para Plano API 53, 28 dias sem reabastecimento – O Plano 53, com fluido de barreira pressurizado, faz parte de um dos acessórios mais complicados dos selos mecânicos. Em detalhe, são possíveis três tipos: o Plano 53A é a solução construtiva que requer menor esforço. A pressão sobre o meio de barreira é gerada diretamente por meio da pressurização de um gás, normalmente o nitrogênio, no reservatório. Mas essa aplicação tem limites, uma vez que as elevadas pressões poderiam causar a dissolução do nitrogênio no meio de barreira, com o consequente risco de lubrificação inadequada entre as faces do selo. Isto explica por que as altas pressões de barreira são restritas aos Planos 53B e 53C.

Enquanto o Plano 53C trabalha com acumulador a pistão, que o coloca entre os mais sofisticados sistemas de barreira, o Plano 53B utiliza uma solução especialmente inteligente, o que o torna ainda mais popular: a pressurização se dá por meio de uma bexiga de elastômero inserida no reservatório, separando o nitrogênio do fluido de barreira. O monitoramento da pressão, corrigida pela temperatura na bexiga acumuladora, registra os valores e os transfere para a sala de controle. O nível de abastecimento e seus impactos na temperatura dessa bexiga são calculados e isso determinará o momento adequado para reabastecimento do fluido de barreira.

A 4ª edição da API 682 inclui um novo intervalo de reabastecimento de fluido, agora de pelo menos 28 dias. O reservatório do líquido deve ser grande o suficiente para abastecer o selo com fluido de barreira durante todo esse período, sem reabastecimento. Para usar reservatórios mais compactos, os fabricantes de selos deverão elaborar soluções otimizadas com valores mínimos de vazamento do fluido de barreira.

Além disso, os planos 03, 55, 65A, 65B, 66A, 66B e 99 foram incluídos recentemente na norma e, ao lado dos demais planos, descritos em detalhes no Anexo G.

Transmissores no lugar de interruptores – Independentemente das pressões, temperaturas, vazões ou níveis de abastecimento, a 4ª Edição anuncia a mudança para adotar transmissores modernos nos sistemas de abastecimento de fluido. Nos pontos em que as chaves eram consideradas a norma (padrão), os transmissores conquistaram a pole position. Eles podem ser mais caros, mas fornecem os valores contínuos das medidas. A sala decontrole passa a conhecer o estado real do sistema a qualquer momento e pode, imediatamente, acionar o alarme ao identificar problemas.

A transição para o uso de transmissores como padrão é muito ilustrativa: as especificações API contemplam, principalmente, o funcionamento e a confiabilidade dos processos e apenas secundariamente a sua viabilidade econômica. Essa postura tem sido universalmente adotada, como se verifica na decisão da força-tarefa de só permitir tubos sem costura para o item “Tubulações” nos sistemas de abastecimento de fluido. O uso de tubos com costura, apesar de ser menos dispendioso, foi claramente recusado.

A força-tarefa também abordou o problema da resistência térmica da instrumentação em sistemas de abastecimento de forma extremamente pragmática e orientada para o uso prático. No passado, houve debates frequentes sobre se os sistemas de abastecimento em aplicações de alta temperatura – por exemplo, uma bomba aprovada para -400°C – deveriam ser equipados com instrumentação especial para essa faixa de temperatura. Agora, a especificação de temperatura para a instrumentação ficou limitada pelo bom senso em 100°C. Caso instrumentos com limites de temperatura mais elevados sejam necessários, o cliente deve informar essa exigência ao fornecedor do selo correspondente.

Estrutura mais clara, mais fácil de entender – As melhorias essenciais, além de todos os suplementos técnicos e atualizações, são reveladas pelas estruturas claras da nova regulamentação API. O corpo do texto foi enxugado e estruturado de forma adequada, ao passo que os detalhes técnicos e informações básicas foram colocados nos anexos. Alguns itens de nomenclatura em cada capítulo foram revisados, concedendo a preferência para os termos de uso prático, a fim de melhorar a compreensão.

O anexo E mostra claramente o avanço em termos de apresentação mais amigável, ao tratar da comunicação estruturada de dados e seu intercâmbio entre fornecedores e clientes. As descrições da norma anterior ocupavam diversas páginas, mas estão agora, nesta 4ª edição, agrupadas em duas listas de conferência bem compactas. A primeira lista descreve sistematicamente o que deve ser considerado para consultas e citações. Especifica exatamente os dados que precisam ser fornecidos e as informações e documentos adicionais com os quais devem ser combinados. Por exemplo, sistemas de selagem que se afastam das soluções padronizadas API devem ser exibidos separadamente. A segunda lista do anexo E aponta qual documentação é necessária em cada pedido.

Além das inúmeras atualizações técnicas e uma maior facilidade de utilização, há um detalhe que é a inovação visualmente mais marcante da 4ª edição: todos os selos mecânicos devem receber tampas plásticas vermelhas sobre os pontos de conexão dos sistemas de fluido de barreira durante a fase de entrega. Até que a unidade esteja instalada, estas tampas de plástico evitarão a entrada de sujeira no selo. Durante a operação, as conexões aos dutos são completadas, ou as tampas de plástico são substituídas por tampões metálicos resistentes. Uma boa consequência: os selos executados conforme a 4ª edição são rapidamente identificados pela presença das tampas vermelhas.


Selos mecânicos

· Adaptação dos limites de pressão: 20 bar g na Categoria 1; 40 bar g nas Categorias 2 e 3;
· Notas detalhadas para “Selos Engenheirados”;
· Combinação de “Tipos de Selo”, nos arranjos 2 e 3;
· Definição da margem de pressão de vapor;
· Tabela com visão geral das dimensões de espaçamento interno;
· Seleção de materiais das faces (SiC) independente da categoria;
· Opção de uso de liga 718 para os foles de metal nos selos tipo B;
· Requisitos adicionais para o conjunto de parafusos para a transmissão de torque;
· Novos detalhes para seleção e operação de sistemas de selos duplos pressurizados;
· Espaçamento mínimo reduzido no dispositivo de bombeamento interno.

Sistemas de selagem

· Transmissores no lugar dos interruptores;
· Método de seleção de arranjo alternativo com base em códigos de “Risco e Perigo”;
· Novos Planos API 03, 55, 65A, 65B, 66A, 66B e 99;
· Detecção de nível hidrostático para os Planos 52, 53A;
· Medição da temperatura de bolha de gás para o Plano 53B;
· 28 dias de intervalo de abastecimento para sistemas pressurizados de barreira;
· Espessura mínima da parede do tubo de 2,5 mm para as juntas soldadas;
· Limites de temperatura para instrumentação.


Petróleo & Energia, Markus Fries e Thomas Böhm (dir.) com selo adequado ao Plano API 53B
Markus Fries e Thomas Böhm (dir.) com selo adequado ao Plano API 53B

Os autores

Thomas Böhm é chefe do setor de normalização da Divisão de Selos Mecânicos da EagleBurgmann e também membro da força-tarefa da API 682; Markus Fries é gerente de produto da EagleBurgmann GmbH & Co. KG, de Wolfratshausen (Alemanha). A EagleBurgmann é uma das principais fornecedoras mundiais de tecnologia de vedação industrial para indústrias (petróleo e gás, refinarias, energia, química, alimentos, papel, água e mineração, entre outros), com aproximadamente seis mil funcionários em todo o mundo, possuindo 60 subsidiárias e presença em 250 locais.

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