05/03/ Agosto/2012

05/03/2013 1 Agosto/2012

Bombas Industriais. 05/03/2013 2

Bombas Industriais São equipamentos mecânicos destinados à transferência de líquidos de um ponto para outro, com auxílio de tubulações e acessórios, fornecendolhes um acréscimo de energia. E ou ainda extrair, de forma positiva, um fluído de um recipiente qualquer. As bombas industriais, podem ser divididas em 2 (dois) grupos: Bombas Dinâmicas; Bombas de Deslocamento Positivo. Neste curso, serão abordados exclusivamente as bombas do primeiro grupo as bombas dinâmicas. 05/03/2013 3

Bombas Industriais 05/03/2013 4

Bombas Industriais Uma bomba é um dispositivo que adiciona energia aos líquidos, tomando energia mecânica de um eixo, de uma haste ou de um outro fluido (geralmente ar comprimido e vapor são os mais usuais). As formas de transmissão de energia podem ser: aumento de pressão, aumento de velocidade ou aumento de elevação ou qualquer combinação destas formas de energia. Como conseqüência, facilita-se o movimento do líquido. 05/03/2013 5

Bombas Industriais Essa transferência dos fluídos, ocorre em função da bomba fornecer ao liquido aumento de energia (pressão e velocidade). O fluído é comprimido por meio dos elementos mecânicos, que compõem estas, reduzindo seu volume, com o auxilio de uma força (centrifuga ou dinâmica), fazendo este dirigir-se através de uma área restringida (com área reduzida), elevando assim sua pressão. Aplicações: Usos Domiciliares; Industria Química, Petroquímica e Petrolífera; Serviço de abastecimento d' água e Esgoto; Sistema de drenagem. 05/03/2013 6

Bombas Industriais A escolha de uma bomba para uma determinada operação é influenciada pelos seguintes fatores: 1. A quantidade de líquido a transportar (volume/vazão); 2. A carga contra a qual há que bombear o líquido (pressão estática); 3. A natureza do líquido a bombear (viscosidade); 4. A natureza da fonte de energia (tipo de acionamento); 5. O regime da bomba (se é intermitente ou não). 05/03/2013 7

Tipos de Bombas Industriais Bombas de Deslocamento Positivo São usadas para bombeamento contra altas pressões e quando requerem vazões de saída quase constantes. Estas bombas são utilizadas geralmente em sistemas oleodinâmicos, para transmissão de movimentos, injeção de fluidos sob pressão (hidrojateamento, hidrolimpeza, etc), e ou para bombear fluidos de alta viscosidade. As bombas de deslocamento positivo se dividem em 2 (dois) tipos: Alternativas; Rotativa. Bombas Dinâmicas - Caracterizam-se por operarem com altas vazões, pressões moderadas e fluxo contínuo. São consideradas bombas de transferência, já que em quase totalidade dos casos, estas são aplicadas em movimentação de líquidos por dentre sistemas (reservatório x tubulação x reservatório). Centrífugas. 05/03/2013 8

Bombas de Deslocamento Positivo 05/03/2013 9

Bombas Dinâmicas Centrífugas Nas bombas dinâmicas, mas conhecidas como bombas centrífugas, a movimentação do líquido é produzida por forças desenvolvidas na massa líquida pela rotação de um rotor, através de uma voluta. 05/03/2013 14

Bombas Dinâmicas Centrífugas 05/03/2013 15

Legenda para com os itens descritos na figura anterior: Bombas Dinâmicas Centrífugas 1 - Casa de Bombas; RE - Redução Excêntrica M Motor de acionamento; CL Curva Longa de 90 ; B Bomba Centrifuga Duobloc; 4 - Linha de Recalque; 2 Poço (fonte); VR - Válvula de retenção; 3 Linha de Sucção; R Registro (Válvula esfera, ou gaveta, ou globo); VPC - Válvula de pé com crivo; C Joelhos (cotovelos 90 curtos); 5 Reservatório. 05/03/2013 16

Bombas Dinâmicas Centrífugas 05/03/2013 17

Funcionamento de Bombas Centrífugas O líquido entra no bocal de sucção e no centro de um dispositivo rotativo conhecido como impulsor. Quando o impulsor gira, ele imprime uma rotação ao líquido situado nas cavidades entre as palhetas externas, proporcionando-lhe uma aceleração centrífuga. Cria-se uma área de baixa-pressão no olho do impulsor causando mais fluxo de líquido através da entrada, como folhas líquidas. Como as lâminas do impulsor são curvas, o fluido é impulsionado nas direções radial e tangencial pela força centrífuga. 05/03/2013 18

Funcionamento de Bombas Centrífugas Todo o funcionamento da bomba se baseia na criação de um diferencial de pressão no seu interior Fenômenos do Bombeamento 1. Escorvamento; 2. Rotação (centrípeta); 3. Vácuo Centro; 4. Crescimento da área de liquido na periferia; 5. Diminuição da velocidade; 6. Aumento Pressão. 05/03/2013 19

Tipos e Modelos de Bombas Centrífugas Bombas da linha MONOBLOC são indicadas para Irrigação, sistemas de água gelada e água de condensação (ar condicionado), Saneamento, Indústrias Químicas e Petroquímicas, Papel e Celulose, Usinas de Açúcar e Destilarias. Bombas da linha DUOBLOC são indicadas para Indústrias químicas e petroquímicas, refinarias, indústrias alimentícias, destilarias, têxteis, usinas de açúcar, nas indústrias de papel e celulose e na circulação de óleo térmicos e condensados. 05/03/2013 20

Tipos e Modelos de Bombas Centrífugas 05/03/2013 21

Tipos e Modelos de Bombas Centrífugas Bombas Centrífugas Multiestágio 05/03/2013 22

Tipos e Modelos de Bombas Centrífugas Bomba Multiestágio MONOBLOC Bombas 05/03/2013 Multiestágio DUOBLOC 23

Partes de Bombas Centrífugas Bombas Centrífugas 05/03/2013 24

Partes de Bombas Centrífugas Bombas Centrífugas Multiestágio 05/03/2013 25

Partes de Bombas Centrífugas 05/03/2013 26

Partes de Bombas Centrífugas Vedações por Gaxeta Engaxetamento com anel cadeado Engaxetamento com anel cadeado 05/03/2013 27

Partes de Bombas Centrífugas Vedações por Selo Mecânico 05/03/2013 28

Partes de Bombas Centrífugas Vedações por Selo Mecânico Selo mecânico de molas múltiplas duplo Selo mecânico de molas múltiplas não balanceado Selo mecânico de molas múltiplas não balanceado 05/03/2013 29

Tipo de Impelidores (Rotores) de Bombas Centrífugas 05/03/2013 30

Partes de Bombas Centrífugas Recalque Cubo de Mancal Entrada de Manômetro Sucção Suporte de Apoio Base 05/03/2013 31

Partes de Bombas Centrífugas Selo Mecânico Sucção Detalhe do Rotor (impelidor) 05/03/2013 32

Parâmetros de Seleção de Bombas Centrífugas Os parâmetros chaves de desempenho de bombas centrífugas são: Capacidade; Carga; NPSH; BHP (Potência de Freio); BEP (Ponto de Melhor Eficiência); Velocidade específica; Leis de Afinidade. As curvas de bomba provêm a janela operacional dentro da qual estes parâmetros podem ser variados para operação satisfatória da bomba satisfatória. 05/03/2013 33

Capacidade Capacidade significa a taxa de fluxo (vazão volumétrica) com que o líquido é movido, ou é empurrado, pela bomba ao ponto desejado no processo. A capacidade depende de vários fatores como: Características do líquido de processo, isto é, densidade, viscosidade, etc; Tamanho da bomba e de suas seções de entrada e de saída; Tamanho do impulsor/impelidor; Velocidade de rotação do impulsor /impelidor (RPM); Tamanho e forma das cavidades entre as palhetas; Condições de temperatura e pressão da sucção e descarga. 05/03/2013 34

Cargas A pressão em um ponto qualquer de um líquido pode ser imaginada como sendo causada pelo peso de uma coluna vertical do líquido. A altura desta coluna é chamada de carga estática e é expressa em termos de pés de líquido. Carga estática de sucção, h S; Carga estática de descarga, h d; Carga de Fricção, h f; Carga de pressão de vapor, h vp; Carga de Pressão, h p; Carga de Velocidade, h v; Carga Total de Sucção H S; Carga Total de Descarga H d; Carga Diferencial Total H T; Carga de Sucção Positiva Líquida Requerida NPSH r; Carga de Sucção Positiva Líquida Disponível NPSH d. 05/03/2013 35

Cargas Carga de Sucção Total (HS): É a carga de pressão no reservatório de sucção (hps) mais a carga estática de sucção (hs) mais a carga de velocidade na flange de sucção da bomba (hvs) menos a carga de fricção na linha de sucção (hfs). HS = hps + hs + hvs hfs Carga Total de Descarga (Hd): É a carga de pressão de descarga no reservatório (hpd), mais a carga estática de descarga (hd) mais a carga de velocidade no flange de descarga da bomba (hvd) mais a carga de fricção total na linha de descarga (hfd). A carga de descarga total é a leitura de um manômetro no flange de descarga, convertida a pés de líquido. Hd = hpd + hd + hvd + hfd 05/03/2013 36

Carga Total A carga total, H, desenvolvida por uma bomba é determinada por Onde H = carga total desenvolvida pela bomba em metros de coluna do líquido bombeado; p d, p 1 = pressões na zona de descarga e na zona de sucção, respectivamente, em Pascal (Pa); H g = altura geométrica a qual o líquido é elevado, m; h = carga requerida para criar uma velocidade e para superar a resistência do atrito nos tubos e obstáculos locais nas linhas de sucção e descarga, m; g = 9,81 m/s2 = aceleração da gravidade. 05/03/2013 37

NPSH As operações de bombeamento, a pressão em qualquer ponto da linha de sucção nunca deve ser menor que a pressão de vapor Pv do líquido bombeado na temperatura de trabalho, caso contrário haveria vaporização do líquido, com conseqüente redução da eficiência de bombeio. Para evitar estes efeitos negativos, a energia disponível para levar o fluido do reservatório até o bocal de sucção da bomba deverá ser a altura estática de sucção hs menos a pressão de vapor do líquido na temperatura de bombeio. Esta energia disponível é chamada Saldo de Carga de Sucção (em inglês, Net Positive Suction Head - NPSH). 05/03/2013 38

NPSH NPSH disponível (NPSHd): é característica do sistema no qual a bomba opera. NPSH requerido (NPSHr): enquanto que o NPSH requerido é função da bomba em si, representando a energia mínima que deve existir entre a carga de sucção e a pressão de vapor do líquido para que a bomba possa operar satisfatoriamente. 05/03/2013 39

NPSH A fórmula para calcular a NPSHd é dada abaixo: onde: h ps = carga de pressão, h S = carga estática de sucção h vps = carga de pressão de vapor h fs = carga de fricção. Pelo que foi dito acerca do NPSH disponível e requerido, ficou claro que a bomba opera satisfatoriamente se: NPSHd NPSHr 05/03/2013 40

Potência Potência de Freio (BHP = Break Horse Power): É o trabalho executado por uma bomba; é função da carga total e do peso do líquido bombeado, em um determinado período de tempo. Potência de Freio (ou ainda Potência de Entrada da Bomba) é a potência real entregue ao eixo da bomba, mesmo ainda esta não ser acionada (rotativamente). Produção da Bomba, ou Potência Hidráulica, ou Potência de Água (WHP) é a potência do líquido entregue pela bomba. 05/03/2013 41

Potência Hidráulica P (Ph) = Q. H 75 onde: Q = Vazão do sistema (l/s); H = Altura manométrica total (pressão da coluna) (mca). Existem outras fórmulas, dependendo das unidades da vazão e da pressão; A potência hidráulica é proporcional a área de um retângulo. 05/03/2013 42

Eficiência O Ponto de Melhor Eficiência (ou BEP = Best Efficiency Point) é a área na curva onde a conversão de energia de velocidade em energia de pressão a uma determinada vazão, é ótima; em essência, é o ponto onde a bomba é mais eficiente. No dimensionamento e seleção de bombas centrífugas para uma determinada aplicação, a eficiência da bomba é levada em conta no projeto. A eficiência de bombas centrífugas é tomada como uma porcentagem e representa uma unidade de medida que descreve a conversão da força centrífuga em energia de pressão. 05/03/2013 43

Potência e Eficiência 05/03/2013 44

Velocidade Específica A Velocidade Específica (Ns) é um índice adimensional de projeto, que identifica a semelhança geométrica de bombas. É usada para classificar os impulsores de acordo com seus tipos e proporções (maior diâmetro, maior velocidade específica; menor diâmetro, menor velocidade específica). Bombas de mesmo Ns, mas de tamanhos diferentes, são consideradas geometricamente semelhantes, sendo uma bomba um tamanho múltiplo da outra. 05/03/2013 45

05/03/2013 46 As Leis de Afinidade são expressões matemáticas que definem mudanças na capacidade da bomba, carga, e BHP quando ocorrem mudanças na velocidade da bomba, no diâmetro do impulsor, ou ambos. Rotação do impelidor (n) Diâmetro do impelidor (D) Natureza do fluido; Tamanho e idade da bomba. 3 1 1 2 1 1 1 1 n n P P n n H H n n Q Q 5 2 1 2 1 2 2 1 2 1 3 2 1 2 1 D D P P D D H H D D Q Q Lei da Afinidade

Curvas Característica de uma Bomba A capacidade e a pressão necessária de qualquer sistema, podem ser definidas com a ajuda de um gráfico chamado Curva do Sistema. Semelhantemente o gráfico de variação da capacidade com a pressão para uma bomba particular, define a curva característica de desempenho da bomba. 05/03/2013 47

Curvas do Sistema A curva de resistência do sistema ou curva de carga do sistema, é a variação no fluxo relacionada a carga do sistema. Ela deve ser desenvolvida pelo usuário com base nas condições de serviço. Estas condições incluem o lay-out físico, as condições de processo, e as características do fluido. Representa a relação entre a vazão e as perdas hidráulicas em um sistema, na forma gráfica e, como as perdas por fricção variam com o quadrado da taxa de fluxo. 05/03/2013 48

Curvas de Rendimento Além da curva HxQ, outras duas curvas são de interesse. A primeira delas é a curva rendimento () x vazão e a outra é a curva potência (N) x vazão. O rendimento total pode ser definido como: potência útil cedida ao fluido potência absorvidapela bomba QH Pot abs max N Q Q Rendimento vs. Vazão Potência vs. Vazão. 05/03/2013 49 49

Curvas de Desempenho O desempenho de uma bomba é mostrado pela sua curva característica de desempenho, onde sua capacidade, e a vazão volumétrica, é plotada contra a carga desenvolvida. A curva de desempenho da bomba também mostra sua eficiência (PME), a potência de entrada requerida (em HP), NPSHr, a velocidade (em rpm), e outras informações como o tamanho da bomba e o tipo, tamanho do impulsor, etc. Esta curva é construída para uma velocidade constante (rpm) e um determinado diâmetro de impulsor (ou série de diâmetros). 05/03/2013 50

Faixa de Operação Uma curva de desempenho típica é um gráfico da Carga Total versus Vazão volumétrica, para um diâmetro específico de impulsor. O gráfico começa com fluxo zero. A carga corresponde neste momento ao ponto de carga da bomba desligada. A curva então decresce até um ponto onde o fluxo é máximo e a carga mínima. Este ponto às vezes é chamado de ponto de esgotamento. A curva da bomba é relativamente plana e a carga diminui gradualmente conforme o fluxo aumenta. A faixa de operação da bomba é do ponto de carga desligado ao ponto de esgotamento. A tentativa de operar uma bomba além do limite direito da curva resultará em cavitação e eventual destruição da bomba. 05/03/2013 51

Curvas de Desempenho 05/03/2013 52

Equação Geral das Máquinas de Fluxo Equação: desenvolvida considerando uma única rotação. A função f(h,q,n), em condições reais, é uma superfície, chamada de superfície característica, que é um parabolóide hiperbólico, cuja formula geral é : H An 2 BnQ C Q 2 Para uma rotação n constante, a curva (H,Q) será uma parábola; Para H constante, a curva (Q,n) será uma hipérbole na qual o eixo da assíntota passa pelo centro do sistema de coordenadas; Para Q constante a curva (H,n) também será uma parábola. 05/03/2013 53 53

Equação Geral das Máquinas de Fluxo De acordo com o formato da curva H = f (Q), teremos diferentes denominações. Assim pode-se ter curva inclinada, curva ascendente-descendente, curva altamente descendente e curva plana. H ascendente-descendente Plana Altamente descendente Inclinada OBS. Bombas com curvas ascendente-descendente apresentam um comportamento instável na região ascendente, e em projetos que utilizem tais máquinas deve-se ter o cuidado de evitar o funcionamento nesta região da curva. Q 05/03/2013 54 54

Diagrama da Colina Uma outra forma de representação das curvas características: diagrama de colina. Aqui são representadas curvas HxQ para diferentes rotações juntamente com curvas de isorendimento. As curvas de igual rendimento têm o aspecto de elipses, sendo que o rendimento máximo estará no interior delas. O ponto (H,Q) correspondente a este rendimento máximo recebe o nome de ponto normal, e assim tem-se H n e Q n. O nome diagrama de colina vem do aspecto que se assemelha a um diagrama topográfico de um morro. 05/03/2013 55 55

Diagrama da Colina 05/03/2013 56 56

Curvas Características para Diferentes Bombas, de Acordo com o Tipo de Impelidor (Rotor) Curvas características (a) bomba centrífuga com pás curvadas para frente; (b) bomba centrífuga com pás curvadas para trás; (c) bomba hélico-centrífuga; (d) bomba axial. 05/03/2013 57 57

Curvas Características (Fornecida pelo fabricante) Em forma de tabela. Características das bombas KSB A500 e A1000. 05/03/2013 58 58

Curvas Características (fornecida pelo fabricante) As curvas de potência consumida em função da vazão podem vir separadas das curvas H x Q e de iso-rendimento. Curvas características Bomba KSB Meganorm 100-200. 05/03/2013 59 59

Curvas Características (fornecida pelo fabricante) As curvas de potência consumida em função da vazão podem vir forma de curvas de potência constante em um único diagrama Curvas características Bomba ESCO T3. 05/03/2013 60 60

Curvas Características (fornecida pelo fabricante) Para permitir uma escolha rápida de uma família de bombas dentre aquelas disponíveis, o fabricante fornece um diagrama, chamado de diagrama de quadrículas, no qual se entra com a vazão e a altura manométrica desejadas e se determina qual a família mais adequada. A construção deste diagrama leva em consideração a rotação da bomba, e uma faixa de rendimentos considerada adequada pelo fabricante para a classe de bombas em questão. Região de rendimento aceitável com variação de diâmetro. 05/03/2013 61 61

Curvas Características (fornecida pelo fabricante) A junção das quadrículas de uma série de bombas num único diagrama permite a visualização global de toda a série. O número dentro das quadrículas representa a família de bombas, sendo que, neste caso específico, o primeiro número se refere ao diâmetro da boca de recalque e o segundo a classe de diâmetros das bombas que compõem a família de bombas. Diagrama de quadrículas da série KSB-Meganorm. 05/03/2013 62 62

Fatores que Modificam as Curvas Características Fatores: a) Variação na rotação e no diâmetro do rotor; b) natureza do líquido que está sendo bombeado; c) tempo de serviço da máquina. Análise dimensional (parâmetros): a) Rotação (n) (em rps); b) diâmetro externo do rotor (D); c) massa específica do fluido (); d) viscosidade do fluido (); e) vazão (Q); f) carga (H); g) potência (N). Grupos adimensionais obtidos: 1 Q nd 3 ; 2 n 2 H D 2 ; 3 2 D n e 4 N 3 n D 5 Com estes grupos adimensionais é possível se determinar o comportamento esperado da máquina quando ocorrem variações em alguns dos parâmetros. 05/03/2013 63 63

Relação Entre Potências A relação para a potência é válida supondo que o rendimento da máquina permanece constante. Entretanto, a variação da rotação irá alterar o rendimento. A correção pode ser feita introduzindo os rendimentos na expressão de potência. N N 2 1 n n 3 2 3 1 1 2 com 2 1(1 1 n ) n 2 1 0,1 Além desta, existem outras expressões empíricas para a estimativa da eficiência, tal como : 2 1 (1 1 1 n ) n 1 2 0,17 05/03/2013 64 64

Relação Entre Potências Exemplo: curvas da bomba KSB Meganorn 32-125, com rotações de 1750rpm e 3500 rpm. Para 3500 rpm com rotor de 134 mm tome um ponto, por exemplo, com uma vazão Q = 25 m 3 /h, que corresponde a H = 32,5 m, N = 4,6 HP e = 65%. Aplicando as equações anteriores para obter um ponto quando o funcionamento se dá em 1750 rpm chega-se a : Q = 12,5 m 3 /h, H = 8,1 m, = 0,62 e N = 0,6HP. Os dois pontos estão marcados na figura, e verifica-se boa aproximação. 05/03/2013 65 65

05/03/2013 66 66 Nesta análise é importante se separar em duas situações diferentes. A primeira delas é quando se trata de bombas geometricamente semelhantes, isto é, bombas cujas dimensões físicas têm um fator de proporcionalidade constante. Neste caso, a análise dos parâmetros adimensionais fornece as relações: 5 1 2 1 2 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 D D N N e D D H H ; D D Q Q Influência do Diâmetro do Impelidor (rotor)

05/03/2013 67 67 A outra situação: quando existe uma redução no diâmetro externo do rotor, permanecendo as outras características físicas constantes. Esta alternativa é utilizada pelos fabricantes de bombas para ampliar a faixa de operação de suas máquinas. Desta forma, são montadas bombas com volutas idênticas, porém com rotores de diâmetro diferentes. Neste caso: Existem autores que propõem que o expoente da relação de diâmetros na expressão de Q deva ser entre 0,9 e 1,1 e outros autores afirmam que este expoente deve ser 2. 3 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 D D N N e D D H H ; D D Q Q Influência do Diâmetro do Impelidor (rotor)

Influência do Diâmetro do Impelidor (rotor) Exemplo: bomba KSB Meganorm 32-125, com diâmetro 134mm e 3500 rpm, funcionando em Q = 25 m 3 /h, H=32,5 m e N = 4,6 HP, e se deseja estimar um ponto na curva da bomba se o rotor tivesse 119 mm. Aplicando a fórmula obtém-se Q = 22,2 m 3 /h (19,7 m 3 /h com expoente 2), H = 25,6 m e N = 3,22 HP. 05/03/2013 68 68

Influência da Massa Específica do Fluído Se tivermos duas bombas iguais bombeando líquidos com massa específica diferentes com o mesmo número de rotações, se a viscosidade dos dois for a mesma, experimentalmente se verifica que o rendimento se mantém praticamente constante, a carga gerada no rotor será a mesma pois as velocidades se mantêm as mesmas, porém a pressão medida na saída da bomba será mais elevada no líquido de maior peso específico. A potência consumida pela máquina também será maior, pois: N QH 05/03/2013 69 69

Influência da Viscosidade do Fluído Se a viscosidade variar, as perdas por atrito e por choques sofrerão variações que podem ser elevadas e isto poderá afetar o funcionamento da máquina. O aumento da viscosidade diminuirá a energia útil fornecida ao líquido e o rendimento e ter-se-á um aumento na potência consumida. Nas bombas de menores dimensões estes efeitos serão mais acentuados do que nas de dimensões maiores. 05/03/2013 70 70

Influência da Viscosidade do Fluído O Hydraulic Institute apresenta no seu relatório Standards for Centrifugal Pumps um gráfico aplicável somente a bombas centrífugas, destinadas ao bombeamento de óleo, com rotor aberto ou fechado, não devendo ser aplicado a fluidos não newtonianos, tais como pastas de papel, esgoto, etc. 05/03/2013 71 71

Influência do Material em Suspensão Quando se tem uma mistura de água e sólidos ou elementos pastosos em suspensão, esta mistura se comporta como um líquido com densidade e viscosidade maior. Devido à diversidade das composições não se pode estabelecer correlações para correções de curvas. Como o bombeamento deste tipo de líquido exige muitas vezes materiais de construção e rotores com geometria especiais, para aplicações mais comuns, existem bombas especiais disponíveis no mercado. 05/03/2013 72 72

Velocidade Específica e Rotação Específica Uma expressão para a velocidade específica pode ser obtida pela eliminação do diâmetro nas expressões de 1 e 2 das relações anteriormente apresentadas. Para isso, basta fazer a relação: 1/ 2 1 3 / 4 2 n s Q H 3 / 1/ 4 2 Sendo n s a velocidade específica e H a energia fornecida pela bomba por unidade de massa do fluido. 05/03/2013 73 73

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas As bombas centrífugas são equipamentos mecânicos e, portanto, estão sujeitas a problemas operacionais que vão desde uma simples redução de vazão até o não funcionamento generalizado ou colapso completo. Mesmo que o equipamento tenha sido bem projetado, instalado e operado, mesmo assim estará sujeito a desgastes físicos e mecânicos com o tempo. Os problemas operacionais podem surgir das mais diversas origens: Imperfeições no alinhamento motor-bomba; Falta de lubrificação ou lubrificação insuficiente Qualidade inadequada do lubrificante; Colocação e aperto das gaxetas; Localização do equipamento; Dimensionamento das instalações de sucção e recalque; Fundações e apoios na casa de bombas; Entrada de ar; Qualidade da energia fornecida. 05/03/2013 74

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Os principais requisitos para que uma bomba centrífuga tenha um desempenho satisfatório: Instalação correta, Operação com os devidos cuidados; Manutenção adequada Qualquer operador que deseje proteger suas bombas de falhas freqüentes, além de um bom entendimento do processo, também deverá ter um bom conhecimento da mecânica das bombas Condições de perda de fluxo, : Problemas de vedação Problemas relacionados a partes da bomba ou do motor: Perda de lubrificação Refrigeração Contaminação por óleo Vazamentos na carcaça da bomba Níveis de ruído e vibração muito altos Problemas relacionados ao mecanismo motriz (turbina ou motor) 05/03/2013 75

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Os principais defeitos: Descarga insuficiente ou nula, Pressão deficiente, Consumo excessivo de energia, Rápidos desgastes dos rolamentos e gaxetas, Aquecimentos, Vibrações e ruídos. Principais causas são: presença de ar ou vapor d água dentro do sistema, válvulas pequenas ou inadequadamente abertas, submergência insuficiente, corpos estranhos no rotor, problemas mecânicos, refrigeração inadequada, lubrificação má executada, desgaste dos componentes, desvios de projeto erros de montagem. 05/03/2013 76

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas PARTIDA MANOBRA DE VÁLVULAS LIMPEZA - ÁREA SEGURANÇA PESSOAL SEGURANÇA DO EQUIPAMENTO (ÓLEO, REFIRG.) 05/03/2013 77

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Em um programa de manutenção na operação de um parque de bombas, é indispensável que sejam feitas observações e inspeções diárias, mensais, semestrais e anuais, em todas as instalações eletromecânicas. Diariamente o operador deverá: Anotar variações de corrente, Temperaturas excessivas nos mancais da caixa de gaxetas, Vibrações anormais e ruídos estranhos. O surgimento de alterações como estas, indicam a necessidade imediata de intervenções corretivas. 05/03/2013 78

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Como procedimentos preventivos, mensalmente deverão ser verificados: Alinhamento do conjunto motor-bomba, Lubrificação das gaxetas, Temperatura dos mancais Níveis do óleo e corrigi-los, se necessário. 05/03/2013 79

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Semestralmente o pessoal da manutenção deverá Substituir o engaxetamento, Verificar o estado do eixo e das buchas quanto a presença de estrias; Examinar o alinhamento e nivelamento dos conjuntos motobombas; Verificar se as tubulações de sucção ou de recalque estão forçando indevidamente alguma das bombas; Medir as pressões nas entradas e saídas das bombas. 05/03/2013 80

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Independente de correções eventuais, anualmente devem ser providenciadas: Uma revisão geral no conjunto girante, no rotor e no interior da carcaça, Verificar os intervalos entre os anéis, Medir a folga do acoplamento, Substituir as gaxetas, Trocar o óleo e relubrificar os mancais. É claro que esse acompanhamento sistemático não dá garantias que não ocorrerá situações emergenciais, mas a certeza que este tipo de ocorrência será muito mais raro é inquestionável. 05/03/2013 81

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas 05/03/2013 82

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Tipos de Instalações Sucção Positiva Sucção Negativa 05/03/2013 83

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Detalhe da Redução Excêntrica 05/03/2013 84

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Transporte Correto Transporte do Conjunto Transporte da Unidade de Bombeio Içamento de Bomba Multi estágio 05/03/2013 85

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Alinhamento O alinhamento é o processo pelo qual posicionamos dois eixos de forma que suas linhas de centro fiquem colineares quando em operação. A vida útil do conjunto girante e o funcionamento do equipamento dependem do correto alinhamento. O alinhamento executado no fabricante deve ser verificado, uma vez que pode ser afetado durante o transporte e o manuseio do conjunto. Somente após a cura da argamassa deve ser executado o alinhamento e com as tubulações de sucção e recalque desconectadas. O alinhamento deve ser efetuado com o auxílio de relógios comparadores, para o controle do deslocamento radial e axial. 05/03/2013 86

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Alinhamento 05/03/2013 87

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Alinhamento 05/03/2013 88

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Pontos de Medição e Monitoramento de Vibração 05/03/2013 89

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Sistema Anti-aspiração de Sedimentos para Lubrificação de Gaxetas 05/03/2013 90

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Correta Instalação de Linha de Sucção 5 dia. Certo 1.Pipe supported; 2.Length of suction piping allows even impeller loading. Errado 1.Pipe weight hangs on pump flange; 2.Short suction pipe results in uneven impeller loading. 05/03/2013 91

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Correta Instalação da Bomba na Base 05/03/2013 92

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Instalação de Suporte de Sustentação de Linha de 05/03/2013 Sucção, de Grande Diâmetro. 93

Instalação e Operação de Bombas Centrífugas Instalação de Suporte de Sustentação de Linha de 05/03/2013 94 Sucção, de Grande Diâmetro.

Problemas Comuns em Bombas Centrífugas Corrosão - Ataques Químicos (interna); - Ataques Físicos (interna); - Meio Ambiente (externa); - Falta de Limpeza (interna); - Cavitação. 05/03/2013 95

Problemas Comuns em Bombas Centrífugas Cavitação Ocorre quando a pressão de sucção está abaixo da requerida pela bomba (NPSHreq x NPSHdisp), formando bolhas de vapor de alta pressão nas cavidades do rotor. Estas são transportados para a região de alta pressão, implodindo-se contra as partes internas, ocorrendo desta forma vibração e erosão do equipamento, com sua destruição total. 05/03/2013 96

Problemas Comuns em Bombas Centrífugas Cavitação 05/03/2013 97

Problemas Comuns em Bombas Centrífugas Fatores externos ao acionador que provocam sobrecarga de corrente: Problemas mecânicos na bomba; Bombeando líquido demais; Altura manométrica total do sistema mais elevada que a de projeto da bomba; Rotor parcial ou totalmente obstruído; Viscosidade ou densidade do líquido bombeado diferente daquela para a qual a bomba foi projetada. 05/03/2013 98

Problemas Comuns em Bombas Centrífugas 05/03/2013 Rotor de Bombas Centrífugas Danificado 99

Problemas Comuns em Bombas Centrífugas 05/03/2013 Rotor de Bombas Centrífugas Danificado 100

Fim!!! 05/03/2013 101