Bombas centrífugas:

Conceitos Básicos de Operação e Manutenção

 

Introdução


  Os principais requisitos para que uma bomba centrífuga tenha um desempenho satisfatório, sem apresentar nenhum problema, são:Os principais requisitos para que uma bomba centrífuga tenha um desempenho satisfatório, sem apresentar nenhum problema, são:

  • instalação correta,
  • operação com os devidos cuidados e,
  • manutenção adequada

Mesmo tomando todos os cuidados com a operação e manutenção, os engenheiros freqüentemente enfrentam problemas de falhas no sistema de bombeamento. Uma das condições mais comuns que obrigam a substituição de uma bomba no processo, é a inabilidade para produzir a vazão ou a carga desejada.

Existem muitas outras condições nas quais uma bomba, apesar de não sofrer nenhuma perda de fluxo, ou carga, é considerada defeituosa e deve ser retirada de operação o mais cedo possível. As causas mais comuns, são:

  • problemas de vedação (vazamentos, perda de jato, refrigeração deficiente, etc.)
  • problemas relacionados a partes da bomba ou do motor:
  • perda de lubrificação
  • refrigeração
  • contaminação por óleo
  • ruído anormal, etc.
  • vazamentos na carcaça da bomba
  • níveis de ruído e vibração muito altos
  • problemas relacionados ao mecanismo motriz (turbina ou motor)

 

Obviamente, nem a lista de condições de falhas mostrada acima é completa, nem as condições são mutuamente excludentes. Freqüentemente a causa raiz da falha é a mesma, mas os sintomas são diferentes.

 

Um pouco de cuidado, quando os primeiros sintomas de um problema aparecem, pode prevenir a bomba de defeitos permanentes. Em tais situações, a tarefa mais importante é descobrir se houve falha mecânica da bomba, se a deficiência é do processo, ou ambos.

 

Muitas vezes quando uma bomba é enviada à oficina, os encarregados da manutenção não acham nada de errado ao desmonta-la. Assim, a decisão de retirar uma bomba de operação e envia-la para manutenção/conserto, só deve ser tomada depois de uma análise detalhada dos sintomas e causas do defeito. No caso de qualquer falha mecânica ou dano físico interno na bomba, o engenheiro de operação deverá informar com detalhes à unidade de manutenção.

   
 

Qualquer engenheiro operacional, com formação típica em engenharia química, que deseje proteger suas bombas de falhas freqüentes, além de de um bom entendimento do processo, também deverá ter um bom conhecimento da mecânica das bombas. A prevenção efetiva requer a habilidade para observar mudanças no desempenho, com o passar do tempo, e no caso de uma falha, a capacidade para investigar a sua causa e adotar medidas para impedir que o problema volte a acontecer.

Em geral, há principalmente três tipos de problemas com as bombas centrífugas:   

  1. erros de projeto   
  1. má operação   
  1. práticas de manutenção ineficientes  
   
 

Mecanismo de Funcionamento de uma Bomba Centrífuga


 

Uma bomba centrífuga é, na maioria das vezes, o equipamento mais simples em qualquer planta de processo. Seu propósito, é converter a energia de uma fonte motriz principal (um motor elétrico ou turbina), a princípio, em velocidade ou energia cinética, e então, em energia de pressão do fluido que está sendo bombeado.  As transformações de energia acontecem em virtude de duas partes principais da bomba: o impulsor e a voluta, ou difusor

  • O impulsor é a parte giratória que converte a energia do motor em energia cinética.
  •   A voluta ou difusor, é a parte estacionária que converte a energia cinética em energia de pressão. 

Note bem: 

Todas as formas de energia envolvidas em um sistema de fluxo de líquido, são expressas em termos de altura de coluna do líquido, isto é, carga

   
 

Geração da Força Centrífuga


O líquido entra no bocal de sucção e, logo em seguida, 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. 

Fazendo uma analogia para melhor compreensão, esta força que age dentro da bomba é a mesma que mantém a água dentro de um balde, girando na extremidade de um fio. A Figura 1, abaixo, mostra um corte lateral de uma bomba centrífuga indicando o movimento do líquido.

 

Figura 01: Trajetória do fluxo de líquido dentro de uma bomba centrífuga

 

Conversão da Energia Cinética em Energia de Pressão


 

 

A energia criada pela força centrífuga, é energia cinética. A quantidade de energia fornecida ao líquido é proporcional à velocidade na extremidade, ou periferia, da hélice do impulsor. Quanto mais rápido o impulsor move-se, ou quanto maior é o impulsor, maior será a velocidade do líquido na hélice, e tanto maior será a energia fornecida ao líquido.

 

Esta energia cinética do líquido, ganha no impulsor, tende a diminuir pelas resistências que se opõem ao fluxo. A primeira resistência é criada pela carcaça da bomba, que reduz a velocidade do líquido. No bocal de descarga, o líquido sofre desaceleração e sua velocidade é convertida a pressão, de acordo com o princípio de Bernoulli. Então, a carga desenvolvida (pressão, em termos de altura de líquido) é aproximadamente igual à energia de velocidade na periferia do impulsor, expressa pela bem conhecida fórmula:

 

  Uma fórmula simples para a velocidade periférica, é:

  

 

Esta carga pode ser calculada por leitura nos medidores de pressão, presos às linhas de sucção e de descarga. As curvas das bombas relacionam a vazão e a pressão (carga) desenvolvida pela bomba, para diferentes tamanhos de impulsor e velocidades de rotação. A operação da bomba centrífuga deveria estar sempre em conformidade com a curva da bomba fornecida pelo fabricante.


Um fato deve ser sempre lembrado: uma bomba não cria pressão, ela só fornece fluxo. A pressão é justamente uma indicação da quantidade de resistência ao escoamento.


   
   
 


Esta página foi elaborada à partir do artigo:

Centrifugal Pumps: Basics Concepts of Operation, Maintenance, and Troubleshooting, Part I

autor: Mukesh Sahdev

apresentado em The Chemical Engineers’ Resource Page (www.cheresources.com)