Cuidado Proativo de Bombas: Detectando Problemas Antes Que Causem Paradas

Por Steve Gahbauer

Bombas são críticas para operações de planta. Uma falha poderia paralisar a produção e resultar em tempo de inatividade custoso, reparo e/ou substituição. Problemas virão no momento mais inconveniente, por isso é importante antecipar potenciais problemas.

Cada bomba tem seu próprio padrão de som e vibração. Uma vez que o "normal" é estabelecido, preste atenção a mudanças diárias nesses padrões — elas podem significar problemas. Vibração aumentada ou errática do acionador é frequentemente o primeiro sintoma de uma falha iminente. Outras mudanças incluem velocidade reduzida, vazão diminuída, vazamento excessivo e ruídos estranhos.

Causas de falha como peças desgastadas irregularmente, eixos curvados, impulsores soltos e sinais de corrosão ou abrasão tornam-se evidentes quando a bomba é retirada e desmontada.

Michael Dufresne, serviços de suporte ao cliente na Sulzer Pumps (Canada) Inc. em Toronto, forneceu seis diretrizes de solução de problemas em um recente Dia de Educação da Seção Hamilton da Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE).

1. Seleção. Revise ISO 13709 (API 610) para critérios de seleção hidráulica: a vazão nominal deve estar dentro de 80–110% da vazão de melhor eficiência; bombas devem operar dentro de 70–120% da vazão de melhor eficiência; devem ser capazes de pelo menos 5% de aumento de cabeça na condição nominal; e a subida de cabeça para válvula de fechamento deve ser pelo menos 110% da cabeça nominal.
2. Curvas do sistema. Perda por atrito sempre existe em um sistema devido a tubulações, válvulas, coadores e redutores. Aumento de vazão eleva perda por atrito, que é proporcional ao quadrado da vazão. A cabeça líquida de sucção positiva (NPSH) disponível no local deve sempre exceder a NPSH requerida pela bomba. Cada líquido tem uma pressão de vapor única que varia com a temperatura, então a NPSH requerida só pode ser estimada por teste. Impulsores projetados para aplicações de baixa NPSH tipicamente têm altas velocidades específicas de sucção e podem lutar em baixas vazões. Bombas operam melhor dentro de uma "zona de conforto" em suas curvas características, que se alinha com as faixas de vazão preferidas da API 610.
3. Cavitação. Cavitação ocorre quando a pressão do líquido cai abaixo de sua pressão de vapor, produzindo ruído e vibração à medida que bolhas de vapor colapsam no impulsor. Velocidade específica de sucção é uma classificação que indica a capacidade de uma bomba operar sob condições de baixa NPSH; padrões da indústria recomendam faixa de 10.000–11.000.
4. Retrofluxo e vibração. Picos de vazão do impulsor podem impactar elementos estacionários adjacentes como costelas anti-redemoinho ou endireitadores de fluxo, gerando vibração na frequência de passagem de palheta. O anel líquido giratório desacelera com distância da entrada; quando atinge partes estacionárias mais distantes, produz vibração de frequência mais baixa. Palhetas de descarga escalonadas reduzem esta pulsação. Causas comuns de vibração incluem desbalanceamento, desalinhamento de eixo, chicote de óleo e falhas de fundação.
5. Modificações de desempenho. Sub-arquivar as palhetas de descarga do impulsor amplia a área de saída, melhorando desempenho. Super-arquivar palhetas de sucção ou recortá-las reduz a NPSH requerida. Remover material do lado de pressão das palhetas de descarga do impulsor afina a lâmina para cerca de um terço de sua largura original, deixando o desempenho de descarga amplamente inalterado. Recortar lábios do voluta em bombas de velocidade específica baixa e média desloca o pico de eficiência e cabeça para a direita em proporção à mudança na área do voluta.
6. Lubrificação. Os óleos mais comuns para mancais de bomba são óleos minerais puros ou refinados e óleos sintéticos para altas temperaturas. Aditivos melhoram desempenho do lubrificante: antioxidantes estabilizam oxidação para reduzir corrosão e aumento de viscosidade; aditivos anti-espuma previnem espuma que diminui capacidade de carga; endurecedores de filme formam camada de superfície com tensão mais alta para reduzir desgaste metal-metal; compostos orgânicos de zinco mantêm esferas e pistas separadas; aditivos EP ativos ligam quimicamente com metal do mancal para reduzir atrito; aditivos sólidos como dissulfeto de molibdênio melhoram ainda mais a lubrificação. O nível de óleo deve ficar na metade da esfera inferior quando a bomba está em repouso. A maioria das bombas pode resfriar o óleo quando fica muito quente; não tente resfriar um mancal resfriando a carcaça, pois o aço expande e contrai. Calor reduz velocidade do óleo, criando um loop de feedback que gera mais calor. O ajuste por interferência conduz calor do mancal para o eixo. Garanta que nenhuma superfície serrilhada ou polímeros sejam usados para construir o eixo à dimensão adequada.

Solução de problemas eficaz começa conhecendo sua bomba. Familiarize-se com seu desempenho normal, monitore operação de perto e trate problemas prontamente para evitar interrupções custosas de produção.

Steve Gahbauer é engenheiro, escritor de negócios baseado em Toronto e colaborador regular da PLANT. E-mail gahbauer@rogers.com. Comentários? E-mail jterrett@plant.ca.