XIII Encontro de Iniciação Científica IX Mostra de Pós-graduação 06 a 11 de outubro de 2008 BIODIVERSIDADE TECNOLOGIA DESENVOLVIMENTO

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1 XIII Encontro de Iniciação Científica IX Mostra de Pós-graduação 06 a 11 de outubro de 2008 BIODIVERSIDADE TECNOLOGIA DESENVOLVIMENTO MCE0503 ESTUDO TÉCNICO ECONÔMICO PARA SUBSTITUIÇÃO DE GAXETAS POR SÊLOS MECÂNICOS EM BOMBA CENTRÍFUGAS DAS ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS DE ÁGUA TRATADA NA EMPRESA SABESP VEDSON LOPES DE SOUZA ¹MESTRANDO EM ENGENHARIA MECÂNICA PELA UNIVERSIDADE DE TAUBATÉ AV. JECA TATU, 1928 TELEFONE: CEP SUZANO SP BRASIL VEDSONLS@SABESP.COM.BR Palavras-chave: estação elevatória, água tratada, gaxetas, reservatório, centros de reservação, conjuntos moto-bombas, premegaxeta; Introdução O abastecimento de água tratada para à população atendida pela SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo é efetuada através de centros de reservação com reservatórios de grande capacidade, que abastecem as zonas baixas das localidades por gravidade. Ocorre que, nas zonas altas onde os centros de reservação não atendem as cotas altimétricas necessárias, é preciso um sistema de elevação do produto para cotas mais altas, onde consigam suprir todos os setores populacionais ou industriais. Este sistema de elevação de água é composto por uma Estação Elevatória constituída por conjuntos moto-bombas de portes variados, para bombeamento do fluido até as cotas necessárias, às vezes para torres e em outras vezes dirtetamente para as linhas de distribuição a população. Muitos destes conjuntos moto-bombas possuem o sistema de refrigeração dos eixos através de gaxetas, propiciando vazamentos e perdas do produto durante o processo. Este trabalho propõe a troca deste dispositivo por sêlos mecânicos, que possuem vedação total, evitando desperdícios de água tratada.

2 Figura 1: Vista externa da unidade Sabesp em estudo Materiais e Métodos O estudo foi executado na Estação Elevatória de Água tratada de Poá (Sabesp), localizada na R. Campo Santo, 22 Jd. Obelisco, cidade de Poá. A idéia do estudo é apresentar uma proposta de trabalho para substituição do sistema de refrigeração do eixo das bombas atavés de gaxetas por sistemas com selos mecânicos. O primeiro dispositivo citado apresenta índices de vazamentos do produto acarretando perdas operacionais, finaceiras e ambientais, sendo que para suprir necessidades de abastecimento, mais água bruta deve ser captada para posteriormente ser tratada e distribuída para a população, ocasionando mais danos aos mananciais. Entendendo que qualquer perda imposta neste sistema propiciará, ao longo to tempo, danos ao meio ambiente, principalmente em época de escassez de recursos hídricos.

3 Figura 2: Vista exterma do Sistema de Reservação e Estação Elevatória de Água Tratada Poá Figura 3: Bomba marca KSB modelo ETA

4 Figura 4: Vista do sistema de engaxetamento e preme-gaxeta DADOS DO PROJETO: -Local: EEA POÁ; -Bomba centrífuga marca KSB, modelo RDL ; -Rotação: 1704 rpm; -Fluído bombeado: água potável; -Temperatura: 25º C; -Pressão de sucção: 0,6 Bar; -Pressão de recalque: 4,8 Bar; CÁCULO DO INVESTIMENTO: Para aplicação de gaxetas, iremos considerar: -Custos das gaxetas: R$150,00; -Luva em aço carbono: R$ 740,88: -Anel de desgaste: R$1150,00; -Eixo: R$ 1500,00; -Mão de obra: R$500,00/ intervenção; Investimento inicial: R$4040,88/conjunto Uma bomba operando com gaxetas, normalmente sofre duas intervenções por ano, sendo que, a cada três intervenções, é necessário substituir a luva protetora do eixo. Foi efetuado cálculo o cálculo de vazamento de água pelo sistema de gaxetas e consumo de nergia, considerando gaxeta de grafite montada sobre uma luva em bomestado, com aperto ideal e ajustes periódicos no preme-gaxeta. -Regime de operação: 24 horas/dia; -Vazamento:100 ml/minuto;

5 -Vazamento: litros/ano; -consumo deenergia: 0,4 kwh; Para aplicação de sêlo mecânico: -Selo Mecânico para condição operacional: 01-MN74N/70 SBEGG Burgmann; -Preço do selo mecânico: R$2551,07/unidade; -Preço de uma luva em aço inox: R$1481,75/unidade; -Preço de uma sobreposta: R$ 1900,65/unidade; -Mão-de-obra: R$500,00/intervenção; Investimento inicial: R$ 6433,47/ conjunto. Uma bomba operando com selo mecânico, normalmente sofre uma intervenção a cada 02 (dois) anos, sendo que, o selo mecânico pode ser retirado e recuperado ( substituição das vedações secundárias e lapidação das vedações primárias). Foi efetuado cálculo de vazamento e consumo de energia pelo com selo mecânico, Considerando que a bomba esteja em bom estado; -Regime de operação: 24 horas/dia; -Vazamento: 0,036 ml/minuto; -Vazamento: 18,9216 litros/ano; -Consumo de energia: 0,3 kwh; COMPARAÇÃO ENTE GAXETA E SÊLO MECÂNICO Considerando as características e cálculos apresentados acima, podemos encontrar os custos de consumo de água ee nergia elétrica: Tabela 1: Comparativo gaxeta X sêlo mecânico DISPOSITIVO GAXETA SÊLO MECÂNICO Regime de operação (h/dia) Vazamento (ml/min) 100 0,036 Vazamento (l/ano) ,9216 Consumo de energia (kwh) 0,4 0,3 custo da água(r$/litro) 0, , Custo da energia(r$/kwh) 0, ,33284 Disperdício água (R$/ano) 45,41 0,02 Disperdício Energia (R$/ano) 1166,27 874,7

6 Tabela 2: Investimento e custos de manutenção para gaxetas Preços (R$) Inicial 1º ano 2º ano 3º ano 4º ano 5º ano 6º ano 7º ano TOTAL gaxeta luva 740,88 740, ,8 740, ,8 740, ,8 740, ,65 mão-de-obra vazamento 45,41 45,41 45,41 45,41 45,41 45,41 45,41 317,87 energia 1166,3 1166,3 1166,3 1166,3 1166,3 1166,3 1166,3 8163,95 total 1390,9 3252,6 3993,5 3252,6 3993,5 3252,6 3993,5 3252, , Inicial 3º ano 6º ano gaxeta luva mão-de-obra vazamento energia total Gráfico 1: Gastos com Gaxeta Tabela 3: Investimento e custos de manutenção para selo mecânico Preços (R$) Inicial 1º ano 2º ano 3º ano 4º ano 5º ano 6º ano 7º ano TOTAL selo mec. 2551, , , ,29 sobreposta 1900, ,65 luva 1481, ,75 mão-de-obra vazamento 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,14 energia 874,7 874,7 874,7 874,7 874,7 874,7 874,7 6122,9 total 6433,5 874,7 1688,8 874, , , ,73

7 Inicial 3º ano 6º ano selo mec. sobreposta luva mão-de-obra vazamento energia total Gráfico 2: Gastos com selo mecânico Resultados e Discussão Podemos observar pelas planilhas, que o investimento é totalmente amortizado a apatir do 4º ano de operação do selo mecânico, bem como a economia com os vazamentos de água e energia elétrica. O novo dispositivo mostrou-se eficaz na questão de implantação e manutenção, sendo que cabe um investimento inicial a ser disponibilizado pela empresa interessada. Cabe salientar que a água perdida pelas gaxetas, atualmente não é aproveitada, cabendo estudo posterior para até aproveitar este produto. Conclusões Pode-se concluir que o projeto é totalmente viável nos aspectos técnicos e econômicos, e principalmente nos aspectos ambientais e sociais, em época de escassez de recursos hídricos, considerando o montante de investimento para o sistema proposto. Agradecimentos Agradeço o Programa de Mestrado do Departamento de engenharia Mecânica da Universidade de Taubaté UNITAU pelo apoio didático e técnico e, à Unidade de Negócio Leste da Companhia Saneamento Básico do Estado de São Paulo SABESP pelo apoio logístico.. Nossos agradecimentos também a empresa Burgmann do Brasil pelo apoio didático e técnico. Direito Autoral Os direitos desta obra serão discutidos posteriormente, visando sempre as melhores práticas para preservação da vida e dos mananciais hídricos. Referência: SABESP COMPANHIA DE SANEAMENTO BÁSICO DO ESTADO DE SÃO PAULO BURGMANN DO BRASIL SA Gaxeta x Selo

8 Segundo estudos realizados pela API (American Petroleum Institute), em 1970, ficou definitivamente comprovado ser o SELO MECÂNICO muito mais vantajoso que a GAXETA sob todos os aspectos, como por exemplo em relação ao consumo de energia e níveis de vazamento. Quanto Custa? A economia anual com o uso do Selo Mecânico se comparado à gaxeta é suficiente para aquisição de um selo mecânico completo. Selo Mecânico A melhor relação custo beneficio da indústria. Estudo realizado com selo 1 ¾ a 3600 rpm e 50 psig de pressão na caixa e trabalhando com água. Consumo de Energia? Testes realizados com a GAXETA estabeleceram um consumo de cerca de 0,2 kw por hora de operação. Cálculos precisos sobre o consumo de energia do SELO MECÂNICO, estabeleceram seu desempenho em 0,02 kw por hora. Níveis de Vazamento

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