Tipos de empanques mecânicos para bombas: simples, duplos, de cartucho e bipartidos

Atualizado em setembro de 2026

O que significa exatamente «um empanque de cartucho em vez de um empanque duplo»? Um empanque duplo também pode ser de cartucho, e um modelo bipartido também pode ter conceção de cartucho. Por isso, o equipamento e os trabalhos de instalação podem diferir nos dois exemplos apresentados.

Este guia aborda a seleção de empanques mecânicos para bombas industriais da indústria de processo. Em comparação com os empanques mecânicos lubrificados por líquido, os empanques lubrificados por gás exigem outras considerações para o sistema de alimentação. Do mesmo modo, as regras de estanquidade para compressores não devem ser aplicadas automaticamente a uma bomba. O objetivo desta análise é estabelecer uma especificação do utilizador para as equipas de manutenção, engenharia mecânica e compras associadas.

Como se articulam os tipos de empanques mecânicos

Os diferentes tipos de empanques mecânicos pertencem a categorias de conceção distintas. Para identificar a disposição de um empanque mecânico, verifique quantos pares de faces o fabricante fornece. Os empanques mecânicos também podem ser fornecidos em cartucho ou como componentes montados no equipamento. Nos modelos bipartidos, as peças montam-se em torno do veio. Há também que considerar as cargas hidráulicas e os elementos de estanquidade secundária.

As peças dos diferentes tipos de empanques mecânicos devem ser analisadas como um conjunto: os tipos de empanque mecânico usados em bombas centrífugas combinam disposições das faces, elementos de estanquidade secundária e formatos de montagem.

Num empanque de cartucho para bomba, a face rotativa desliza contra a face estacionária correspondente, na zona entre o corpo da bomba e o veio rotativo. Um O-ring, uma junta ou outro elemento secundário veda as restantes folgas. O mecanismo de molas e as forças hidráulicas ajudam a manter as faces em contacto enquanto o veio roda.

«Empanque mecânico simples de cartucho, com o par de faces e os elastómeros aprovados para o serviço com água especificado» é um exemplo que descreve tanto a disposição como o conjunto. Para especificar todos os requisitos, é também necessário indicar o modelo, as dimensões e as condições de serviço admissíveis.

O resumo do documento do Hydraulic Institute sobre especificações de bombas de aspiração axial para serviços gerais prevê empanques mecânicos simples em configuração de cartucho ou de componentes. O empanque bipartido de cartucho 442C da Chesterton ilustra outros modelos de empanques mecânicos. Os exemplos apresentados não são modelos de empanque da BBP. A escolha ideal entre os tipos de empanques mecânicos e as respetivas aplicações depende do serviço real; as bombas precisam de uma disposição adequada e de um formato de montagem compatível.

Empanques mecânicos simples: comece pelo fluido e pelos requisitos de fuga

Os empanques mecânicos simples usam um par de faces, uma rotativa e outra estacionária, para controlar as fugas. Nos modelos com película líquida, as faces precisam de uma película fina de fluido adequada para a lubrificação e o controlo do atrito. O controlo das fugas exige que se considerem as características do fluido bombeado, incluindo as condições junto das faces e as consequências de uma fuga.

Em alguns modelos, o líquido usado para lubrificar as faces provém do processo. Noutros, utiliza-se uma alimentação externa de líquido. A descrição da lubrificação das faces da AESseal explica o conceito de película microscópica de fluido e o controlo do atrito e das fugas entre as faces. «Sem gotas visíveis» não significa que não haja fuga, que esta esteja abaixo do limite admissível ou que o empanque possa funcionar a seco. Para evitar fugas, são necessárias condições de instalação e funcionamento adequadas; pedir ao empanque que evite fugas não equivale a garantir ausência total de fugas.

Considere uma bomba de transferência de água limpa com espaço acessível para manutenção. Um empanque simples adequado pode manter o conjunto pouco complexo, mas isso não define o tamanho necessário do corpo da bomba. Se a água estiver quente, porém, pode ser necessário rever a temperatura, a pressão e a corrosão à luz da composição química real. Os princípios de controlo das fugas podem ser semelhantes numa aplicação com lamas, mas os materiais do empanque e os requisitos do sistema auxiliar podem diferir dos aplicáveis à água limpa.

Num conjunto de bomba de aspiração axial, identifique o empanque necessário e indique as ligações relevantes no desenho da bomba. O preço do conjunto de equipamento, por si só, não define o âmbito completo do fornecimento. A omissão de equipamento, como refrigeradores ou sistemas de lavagem, pode deixar o preço do conjunto incompleto, sem permitir determinar o seu valor. O empanque tradicional, outro método de estanquidade do veio, tem condições de funcionamento próprias e requisitos específicos para converter uma caixa de empanque num sistema com empanque mecânico.

Empanques mecânicos duplos: sistemas tampão e de barreira são diferentes

A designação «duplo» refere-se a uma configuração com dois pares de faces de estanquidade. Porém, não indica a pressão entre esses pares relativamente à pressão da câmara do empanque. Uma configuração dupla húmida não pressurizada pode usar um fluido tampão a uma pressão inferior à da câmara, enquanto um sistema duplo pressurizado usa uma barreira a uma pressão superior para controlar o sentido da fuga do lado do processo.

A explicação das configurações da John Crane distingue as configurações simples, duplas não pressurizadas e duplas pressurizadas como configurações 1, 2 e 3. «Face a face», «costas com costas» e «em tandem» descrevem orientações físicas. Não deduza a configuração completa de pressão a partir do uso impreciso de «tandem» ou «duplo».

Mesmo que um líquido de barreira quimicamente compatível entre no produto, pode comprometer a sua pureza e inutilizar um lote. A política de qualidade do produto deve especificar o tipo e a quantidade de líquido de barreira que o sistema de empanque pode deixar entrar no produto.

Desenhar apenas um reservatório não é suficiente. A informação da EagleBurgmann sobre o sistema auxiliar TSA6 apresenta exemplos de planos de tubagem e condiciona os valores de funcionamento às condições de serviço. Solicite informação sobre quem fornece a instrumentação, a fonte de pressão e a refrigeração, e quem define a resposta a uma falha do sistema auxiliar. A pressão de projeto do recipiente não representa as condições de serviço nem a pressão para a qual os empanques foram aprovados.

A compra de dois empanques também não garante o cumprimento do regulamento. Para serviços abrangidos com bombas de líquidos leves nos Estados Unidos, o 40 CFR 60,482-2(d) estabelece condições adicionais para uma isenção de monitorização de empanques duplos, incluindo a deteção de falhas. Também é necessário considerar as restantes condições da instalação. Não é possível garantir que uma determinada configuração controle as emissões em todas as condições de avaria possíveis.

Empanques de cartucho e de componentes: o que está pré-ajustado e o que não está?

Os empanques de cartucho são acabados e montados antes do envio, reduzindo os trabalhos de montagem e ajuste necessários no equipamento durante a instalação. O conjunto integra as peças rotativas e estacionárias com os respetivos acessórios de montagem. Os empanques de componentes exigem mais trabalho de montagem e ajuste por parte do instalador.

Mesmo intactos, os cartuchos podem ser instalados em equipamentos incompatíveis ou ligados a tubagens auxiliares incorretas. As verificações das tolerâncias da máquina e os controlos após a instalação constam do programa de formação de instalação da Fluid Sealing Association. A pré-montagem não dispensa a equipa de manutenção de realizar as verificações acima referidas.

A ficha de instalação original AESSEAL BQFD-E apresenta um exemplo concreto: antes de instalar o cartucho, verificam-se o diâmetro do veio, o desvio radial, a folga axial e o alinhamento da face da câmara. A ficha também indica quando devem ser removidos os grampos de ajuste. As dimensões e a sequência aplicam-se a esse modelo; a equipa de manutenção deve obter as instruções atuais para o empanque exato fornecido.

Antes de escolher uma adaptação que envolva a montagem e a inserção de um cartucho, devem avaliar-se o lado de instalação e o espaço disponível. Uma disposição de prensa-estopas, camisa ou orifícios adequada a uma bomba pode limitar a instalação do cartucho noutra. Também é necessário considerar a relação entre o ajuste do empanque e a posição do veio quando os ajustes do rodete deslocam o veio.

Uma construção de componentes pode continuar a ser uma opção razoável quando o projeto da bomba assim o prevê e existem recursos competentes para a montagem. Compare o trabalho que o cartucho elimina com o trabalho que permanece. Por exemplo, uma verificação da folga do anel de desgaste avalia uma folga interna diferente e não substitui as verificações de instalação do empanque.

Empanques mecânicos bipartidos: compare as vantagens de acesso com os limites de serviço

Os empanques mecânicos bipartidos montam-se em torno do veio, em vez de serem introduzidos pela sua extremidade. Os equipamentos concebidos para esta característica podem exigir menos desmontagem para aceder aos empanques. A conceção pode prever esta opção, mas a sua adequação depende das condições reais de serviço e da compatibilidade com o equipamento. O fluido, a pressão, a temperatura e os requisitos de fuga determinam se o empanque é adequado ao serviço.

O custo de acesso à extremidade do veio pode ser significativo, sobretudo em bombas verticais e máquinas com veios de dupla extremidade. A construção bipartida resolve este problema de acesso; contudo, as juntas bipartidas aumentam o risco de montagem incorreta e exigem estanquidade secundária. Nos empanques mecânicos bipartidos, é necessário rever a gama de funcionamento e os limites dos materiais tendo em conta o processo real; as orientações da Chesterton aqui citadas não recomendam a sua utilização em serviços perigosos.

Segundo a informação da Chesterton sobre o 442C, a capacidade de pressão depende do fluido, da temperatura, da velocidade de rotação e da combinação de faces. O conjunto escolhido tem de suportar o serviço especificado; uma designação de alta pressão não demonstra a adequação a um fluido ou a uma temperatura não especificados. Se o fabricante não indicar os parâmetros de serviço admissíveis, estes não ficam definidos por uma designação genérica do tipo de empanque. Steve Bullen, da Chesterton, descreve os limites de fuga e dos materiais no seu artigo assinado sobre empanques bipartidos; trata-se de orientação do fornecedor, não de uma aprovação independente para um serviço específico.

Um caso de adaptação de uma turbina hidráulica da Flexaseal ilustra a importância do âmbito do fornecimento. A solução incluiu uma placa adaptadora, um cartucho bipartido, um casquilho e um sistema de lavagem com água. O resultado publicado aplica-se àquela instalação. Não define um prazo normal para substituir uma bomba nem constitui uma alegação de desempenho da BBP.

A primeira adaptação deve ser avaliada separadamente das manutenções posteriores do empanque. A remoção do empanque maciço antigo pode exigir a alteração da disposição de montagem e/ou a correção da posição do veio, o que também implica um esforço considerável. O custo da primeira paragem não deve ser calculado com base nas futuras poupanças de acesso, como se a adaptação já estivesse concluída. A paragem deve ser planeada para incluir a paragem segura, o isolamento e a despressurização, de acordo com os procedimentos da instalação.

Modelos equilibrados, com elemento móvel e de fole: a etapa seguinte da seleção

A carga hidráulica sobre as faces do empanque pode ser equilibrada ou desequilibrada. Os elementos de estanquidade secundária podem permitir o movimento axial por deslizamento num modelo com elemento móvel ou por flexão do fole num modelo sem elemento móvel. Estas designações descrevem, separadamente da disposição do empanque, a carga hidráulica e os mecanismos de estanquidade secundária. Nenhuma delas especifica um valor absoluto de pressão ou temperatura, nem garante a compatibilidade química do empanque completo.

Num empanque equilibrado, uma geometria sujeita à pressão controla as forças que atuam nas faces dos elementos. A designação «com elemento móvel» diz respeito ao movimento do elemento secundário, não ao equilíbrio da carga sobre as faces. Isto não significa que o elemento rotativo da bomba tenha sido equilibrado dinamicamente; a carga hidráulica nas faces do empanque é uma questão diferente. Mesmo num modelo de empanque equilibrado, a seleção tem de respeitar a gama de funcionamento aprovada para o modelo.

Num empanque com elemento móvel, os depósitos ou danos superficiais podem limitar o movimento de um elemento secundário, como um O-ring, criando risco de falha de estanquidade. Um elemento de fole sem deslizamento permite o movimento axial por flexão; não é definido por um O-ring deslizante. Os foles de elastómero mantêm os limites químicos e térmicos do respetivo material; num conjunto de foles metálicos, também é necessário avaliar a liga, as faces e as juntas estáticas.

A descrição de David Gustaferro dos elementos básicos de um empanque identifica os componentes separadamente. Para compras, «empanque de fole» não é uma especificação suficiente. É necessário apurar o material do fole e o tipo de empanque secundário. Também não basta escolher o material mais duro para as faces. É necessário considerar o tipo de lubrificante, os sólidos e o elemento correspondente.

Escolha o empanque e o sistema auxiliar em função do serviço

A seleção de empanques mecânicos para bombas centrífugas exige informação completa sobre a composição do fluido, as condições da câmara do empanque, os requisitos de contenção, o equipamento e as condições do processo. A falta de informação relevante sobre o processo pode impedir uma seleção de empanque devidamente fundamentada. Registe os dados em falta e identifique quem terá de os obter antes da encomenda.

No planeamento da fiabilidade, avalie os requisitos do empanque separadamente dos dados gerais da placa de características da bomba. O operador deve informar o responsável pelo planeamento do empanque sobre o funcionamento anormal, a perda de líquido de serviço e a formação de depósitos. A equipa de manutenção, com o apoio dos fornecedores, deve avaliar o historial de manutenção do empanque e os períodos de imobilização, em vez de presumir que um preço mais elevado significa maior durabilidade.

O resumo do tutorial de Michael Huebner sobre fluidos de barreira e tampão, publicado pelos Laboratórios de Turbomáquinas da Texas A&M, analisa em conjunto o empanque, o sistema auxiliar, a bomba e o processo. Esta perspetiva do sistema explica por que razão um modelo de empanque conhecido pode exigir uma disposição de alimentação diferente noutro serviço.

Num serviço de transferência de produtos químicos, a contenção pode determinar a disposição, enquanto a pureza do produto limita o fluido de barreira. Num serviço com água carregada de partículas, a proteção das faces e uma lavagem fiável podem ser prioritárias. Nenhum dos casos se resolve escolhendo o empanque com o maior valor de pressão publicado. As verificações gerais de manutenção das bombas para lamas continuam a ser relevantes quando o estado mecânico ou o serviço abrasivo contribuem para falhas repetidas.

A pressão de descarga e a pressão máxima admissível de funcionamento do corpo da bomba não substituem a pressão da câmara do empanque. Do mesmo modo, o ponto de funcionamento da bomba na curva do sistema ajuda a explicar as alterações do serviço, mas não determina, por si só, a disposição de estanquidade. Peça aos fornecedores da bomba e do empanque que conciliem esses dados.

Compare as propostas antes de aprovar a alteração do empanque

Uma comparação adequada das soluções de vedação pode incluir limites definidos para o equipamento, os sistemas auxiliares e os trabalhos de instalação. Estes podem ser limites razoáveis para efeitos de comparação. Podem também aplicar-se a propostas concorrentes ou a uma proposta revista pelo mesmo fornecedor. Os limites podem ainda aplicar-se quando os requisitos de um determinado sistema permitem recorrer a um único fornecedor.

«Por exemplo, quando uma especificação indica simplesmente “de acordo com as normas do Hydraulic Institute”, o fabricante não sabe o que o responsável pela especificação pretendeu.»

A manutenção exige acesso e um plano de trabalho que possa ser repetido. A produção exige um calendário fiável para a paragem. A área financeira exige o custo instalado e provas que sustentem qualquer redução alegada das perdas de produção. As poupanças comunicadas pelo fornecedor relativamente a uma instalação sem relação com o caso não confirmam essas poupanças. Solicite uma estimativa de preço associada à proposta, a justificação da sequência de trabalhos e uma lista clara das exclusões.

Quando for especificada a API 682, registe a edição contratual e quaisquer desvios. A folha de âmbito publicada atribui ao comprador e ao fornecedor do empanque a responsabilidade pela adequação. Na verificação de setembro de 2026, a tabela de desenvolvimento da API indicava que a edição 5 estava em votação. Uma revisão em desenvolvimento não constitui um requisito de compra publicado.

Se também estiver a ser considerada uma alternativa sem empanque, mantenha separada essa comparação do sistema de bombagem; a ferramenta de comparação de custos de acionamento magnético da BBP aborda essa opção distinta. Para uma discussão sobre um conjunto de bombagem química, envie o modelo da bomba, o desenho, os dados do fluido, a gama de funcionamento, os serviços auxiliares e os requisitos de contenção. Solicite a confirmação conjunta da configuração de empanque proposta e do âmbito do fornecimento.

Perguntas frequentes

Quais são os tipos de empanques mais comuns nas bombas de água?

Consoante a conceção, o termo «bomba de água» pode referir-se a uma bomba com empanque mecânico de faces ou com empanque de compressão. Os empanques mecânicos podem ser simples ou duplos, de componentes ou de cartucho, e algumas aplicações admitem uma construção bipartida. Devem ser considerados o líquido, a conceção e as dimensões do equipamento a vedar, bem como as condições de serviço e os requisitos de fugas.

Quais são os 3 tipos de empanques mecânicos?

Não existe uma lista universalmente aceite de 3 tipos de empanques mecânicos. Por exemplo, na classificação de configurações da API, a configuração 1 corresponde a um empanque simples, a configuração 2 a um empanque duplo não pressurizado e a configuração 3 a um empanque duplo pressurizado. Outras listas incluem elementos como um empanque de impulsor, um fole elastomérico ou um fole metálico. «Cartucho» e «bipartido» descrevem a configuração dos componentes e podem estar associados aos elementos acima referidos, mas não são sinónimos dos 3 tipos de configuração.

O que é um empanque mecânico Tipo 21?

John Crane Type 21 é um empanque de veio com fole elastomérico para serviço geral. A designação identifica uma conceção de produto, não uma norma universal aplicável a todas as bombas. A escolha de um empanque de substituição continua a exigir a dimensão correta, as dimensões de montagem, o par de faces, o elastómero e os limites de funcionamento adequados. Não se deve aceitar um empanque visualmente semelhante apenas porque um fornecedor utiliza o mesmo número de tipo.

O que causa falhas nos empanques mecânicos das bombas?

As causas podem incluir a perda de lubrificação, condições desfavoráveis do fluido, contaminação abrasiva, materiais incompatíveis, instalação incorreta, movimento excessivo do veio ou falha do sistema auxiliar. Uma fuga, por si só, não identifica a causa. Guarde as peças que falharam, os registos de funcionamento e as condições relevantes do processo. Deve também considerar-se a análise dos resultados por pessoal qualificado, tendo em conta as instruções da bomba e do empanque. Substituir um empanque de componentes por um de cartucho não resolve um problema do processo, e alterar o material das faces não repõe um caudal de lavagem em falta.

Um empanque de cartucho pode ser simples ou duplo?

Sim. «Cartucho» designa a unidade pré-montada, enquanto «simples» ou «duplo» indica a disposição dos pares de faces. A proposta deve incluir ambos os aspetos. No caso de um cartucho duplo, indique se a zona entre os empanques é pressurizada ou não e identifique o sistema de fluido tampão ou de barreira necessário.

Referências e fontes

• Folha pública de âmbito da norma API 682, 4.ª edição: âmbito de aplicação e responsabilidade pela seleção.
• Plano de normas da API: estado de desenvolvimento da publicação verificado em setembro de 2026.
• Huebner, seleção e considerações sobre fluidos de barreira e tampão para empanques mecânicos, 2016: resumo de tutorial público.
• Orientações do Hydraulic Institute para especificações, 2023: define o âmbito da bomba e as responsabilidades pelo aprovisionamento e pela instalação.
• 40 CFR 60,482-2: requisitos aplicáveis a serviços de bombagem abrangidos com líquidos leves.