Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 1 de 66 Treinamento Bombas Centrífugas: Concepção – Manutenção - Operação Elaborado por: Eng. Mecânico Micelli Camargo Especialista em Treinamentos Whats 011 95696 7808 contato@engenhariaecia.eng.br 02/06/2023 Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia mailto:contato@engenhariaecia.eng.br ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 2 de 66 1. Apresentação da Empresa Engenharia e Cia teve seu início em 14 de maio de 2016 quando o engenheiro mecânico Micelli Camargo criou o seu canal no Youtube "Engenharia e Cia", inicialmente, como um hobby, com objetivo de compartilhar seus conhecimentos em áreas acadêmicas de engenharia como Mecânica dos Fluidos, Termodinâmica, Vibrações Mecânicas, Resistência dos Materiais, entre outros, além de temas técnicos de sua área de atuação, como vedações industriais, ar comprimido, entre outros temas. Hoje, contamos com mais de 36.706 inscritos em nosso canal no Youtube e mais de 109.9224 seguidores na nossa página no Linked-In. A didática adotada nos vídeos começou ganhar notoriedade e os pedidos para cursos mais completos chegavam cada vez com mais frequência. Em atendimento aos pedidos de vários seguidores do Youtube, em fevereiro de 2018, foi lançado o primeiro curso online "Vibrações Mecânicas" e daí não parou mais. Além dos treinamentos existentes, também desenvolvemos, treinamentos personalizados, para atender às necessidades específicas de nossos clientes. Estes, podem ser ministrados presencialmente, online ao vivo, ou por meio de videoaulas gravadas. 2. Apresentação do Instrutor e Coordenador Micelli Camargo é o principal é engenheiro mecânico pela UNIFEI – Universidade Federal de Itajubá, graduado em janeiro de 2005 e atualmente está cursando mestrado no IPEN-USP (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – Universidade de São Paulo), na área de Transientes Hidráulicos. Também possui especialização em Didática do Ensino Superior pela Uniderp e MBA pela FGV-Fundação Getúlio Vargas. Atua a quase 20 anos no mercado, principalmente, com máquinas rotativas e selo mecânicos, além de professor em diversas instituições de ensino médio, técnico e superior. Mais detalhes podem ser acessados em https://www.linkedin.com/in/micellicamargo/ Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia https://www.linkedin.com/in/micellicamargo/ https://www.youtube.com/c/engenhariaecia https://www.linkedin.com/company/engenhariaecia https://unifei.edu.br/ https://unifei.edu.br/ https://www.ipen.br/ https://www5.usp.br/ https://www.linkedin.com/in/micellicamargo/ ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 3 de 66 3. Área de Atuação Nossa área de atuação é a da mecânica e elétrica, envolvendo os seguintes temas: Área da Mecânica: • Equipamentos rotativos e alternativos como: o Bombas Centrífugas e de deslocamento positivo o Compressores o Reatores e Agitadores o Bombas de vácuo • Vedação Industrial o Gaxetas o Selos Mecânicos o Retentores • Elementos de máquinas • Mecânica dos fluidos o Especificação de bombas o Especificação de compressores o Especificação de ventiladores • Transferência de Calor o Cálculo de carga térmica o Cálculo de isolamento térmico • Entre outras Área da Elétrica: • Cabine primária • Grupo gerador • Banco de capacitores • Iluminação industrial • Quadros elétricos • Alimentação de motores e máquinas • SPDA (Sistema de Proteção Contra Decargas Atmosféricas) • Aterramento • Automação • Entre outras 4. Tipos de Serviços Dentro da nossa área de atuação, trabalhamos com: • Assessoria Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 4 de 66 • Consultoria • Cursos online • Projetos e acompanhamento de execução • Treinamentos corporativos 5. Número de Alunos Já superamos as seguintes marcas • Mais de 500 alunos em todos os nossos cursos online. Sem contar os membros do nosso canal do Youtube. • Mais de 100 alunos corporativos, presenciais e online. 6. Clientes Corporativos Em 2022 iniciamos nosso atendimento a empresas, ministrando treinamentos online, gravados e presenciais “In Company” em empresas de vários seguimentos, tais como, de fertilizantes, açúcar e álcool, papel e celulose, geração de energia, lubrificantes, químicas, fabricantes de equipamentos, autopeças, entre outras. Dentre eles, podemos citar: Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia https://www.mosaicco.com/ raizen.com.br https://eldoradobrasil.com.br/ https://www.ruhrpumpen.com/pt/ https://www.statkraft.com.br/ https://www.linkedin.com/company/global-kikuchitakaodobrasil/about/ https://www.rinnai.com.br/ http://www.proluminas.com.br/ http://www.mecainox.com.br/ https://www.linkedin.com/company/bba-industria-qu%C3%ADmica/ ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 5 de 66 7. Tipos de Treinamentos Atuamos em duas linhas de cursos e treinamentos. Uma linha de cursos voltada aos alunos dos cursos de engenharia, tecnólogos ou técnicos, com base no conteúdo programático das disciplinas. A outra linha de cursos é voltada a profissionais de área técnicas, englobando desde de mecânicos, eletricistas aos engenheiros, tecnólogos ou técnicos. 8. Modalidade do Cursos Nossos cursos existentes, ou personalizados podem ser ministrados presencialmente, online ao vivo ou gravados. 9. Cursos Online Já Desenvolvidos Atualmente já contamoscom os seguintes cursos: Direcionados a alunos de graduação de engenharia: Mecânica dos Fluidos Vibrações Mecânicas Transferência de Calor Resistência dos Materiais Direcionados a profissionais de públicos em geral: Matemática Financeira Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/mecanica-dos-fluidos https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/vibracoes https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/transferencia-de-calor https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/resistencia-dos-materiais https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/matematica https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/ensaios ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 6 de 66 Direcionados a profissionais das áreas técnicas: Bombas Centrífugas Concepção- Manutenção-Operação Especificação de Bombas Centrífugas Vedação Industrial com Foco em Selo Mecânico Especificação de Compressores Válvulas Industriais Cálculo de Espessura de Isolante Térmico Elementos de Máquinas Correias-Polias Introdução aos Motores Elétricos 10. Treinamentos Corporativos Já Desenvolvidos Alguns temas são bastante corriqueiros e, portanto, já temos material preparados, entre eles podemos destacar: Bombas Centrífugas Bombas Centrífugas Bombas Pneumáticas Selos Mecânicos Bombas Pneumáticas Turbina Eólica Alinhamento Bombas de Engrenagens Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia https://www.engenhariaecia.eng.br/cursos/bomba-centrifuga https://www.engenhariaecia.eng.br/cursos/bomba-centrifuga https://www.engenhariaecia.eng.br/cursos/selo-mecanico https://www.engenhariaecia.eng.br/cursos/compressor https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/valvulas https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/isolante https://www.engenhariaecia.eng.br/cursosetreinamentos/correias http://www.engenhariaecia.eng.br/cursos/motor-eletrico https://www.engenhariaecia.eng.br/treinamentos/bc-sanitarias https://www.engenhariaecia.eng.br/treinamentos/b-pneumaticas https://www.engenhariaecia.eng.br/treinamentos/selo https://hotm.art/b-pneumatica https://hotm.art/engecia-alinhamento https://www.engenhariaecia.eng.br/treinamentos/b-engrenagens ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 7 de 66 Índice: 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................. 10 1.1. Definição das Bombas ............................................................................................................................ 10 1.2. Classificação das Bombas Quanto à Transformação de Energia ............................................................ 10 1.2.1. Bombas Hidrostáticas, Volumétricas ou de Deslocamento Positivo .................................................. 10 1.2.2. Bombas Hidrodinâmicas ou Bombas de Fluxo ................................................................................... 11 1.2.3. Comparativo entre Bombas Hidrostáticas e Hidrodinâmicas ............................................................ 11 2. Conhecendo as Bombas Centrífugas .......................................................................................................... 11 2.1. Classificação de Bombas Centrífugas ..................................................................................................... 12 2.1.1. Quanto à orientação do eixo-rotor .................................................................................................... 12 2.1.2. Quanto à Configuração Mecânica ou Suporte ................................................................................... 12 2.1.3. Quanto ao Número de Rotores .......................................................................................................... 13 2.1.4. Quanto às Conexões de Sucção e de Descarga .................................................................................. 14 2.1.5. Quanto ao Tipo de Rotor .................................................................................................................... 15 2.2. Componentes das Bombas Centrífugas ................................................................................................. 15 2.2.1. Rotor ................................................................................................................................................... 16 2.2.2. Caixa Espiral, Voluta ou Corpo Espiral ................................................................................................ 17 2.2.3. Difusor ................................................................................................................................................ 18 2.2.4. Eixo ..................................................................................................................................................... 19 2.2.5. Luva de Proteção do Eixo ................................................................................................................... 19 2.2.6. Anéis de Desgastes ou Placas de Desgastes ....................................................................................... 20 2.2.7. Caixa de Vedação ............................................................................................................................... 21 2.2.8. Elementos de Vedação ....................................................................................................................... 22 2.2.8.1. Gaxeta............................................................................................................................................. 22 2.2.8.2. Selos Mecânicos ............................................................................................................................. 23 2.2.9. Suporte dos Mancais ou Cavalete ou Caixa de Mancais .................................................................... 24 2.2.10. Mancais de Rolamentos ..................................................................................................................... 25 2.2.11. Vedação da Caixa de Mancais ............................................................................................................ 26 2.2.11.1. Retentor.......................................................................................................................................... 27 2.2.11.2. Labirinto ......................................................................................................................................... 28 2.2.12. Acoplamento ...................................................................................................................................... 29 3. Funcionamento das Bombas Centrífugas ...................................................................................................29 3.1. Princípio: ................................................................................................................................................. 29 Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 8 de 66 3.2. Curvas Características ............................................................................................................................ 30 3.3. Curva do Sistema (CS) ............................................................................................................................. 31 3.4. Ponto de Operação (PO) ......................................................................................................................... 31 3.5. O Que é BEP ............................................................................................................................................ 32 3.6. Cavitação ................................................................................................................................................ 33 3.7. Bombas Afogada e Não Afogada: ........................................................................................................... 33 4. Montagem e Manutenção de Bombas Centrífugas ................................................................................... 34 4.1. Montagem e Desmontagem................................................................................................................... 34 4.1.1. Análise da vista explodida .................................................................................................................. 34 4.1.2. Análise do Desenho de Conjunto ....................................................................................................... 35 4.2. Balanceamento ....................................................................................................................................... 36 4.3. Alinhamento ........................................................................................................................................... 39 4.3.1. Principais Problemas Provocados....................................................................................................... 39 4.3.2. Noções Básicas de Alinhamento ........................................................................................................ 40 4.3.2.1. Centro de Rotação .......................................................................................................................... 40 4.3.2.2. Pontos Colineares ........................................................................................................................... 40 4.3.2.3. Eixos Colineares .............................................................................................................................. 41 4.3.2.4. Máquinas Estacionária e Máquina Móvel ...................................................................................... 41 4.3.2.5. Tipos de Desalinhamentos ............................................................................................................. 42 4.3.3. Métodos de Alinhamento .................................................................................................................. 43 4.3.4. Método Régua – Calibrador de Folga ................................................................................................. 44 4.3.5. Relógio Comparador: Método Diâmetro-Face ................................................................................... 45 4.3.5.1. Medição da Angularidade .............................................................................................................. 47 4.3.5.2. Tolerância de Alinhamento ............................................................................................................ 47 4.3.5.3. Cálculo das Correções .................................................................................................................... 48 4.3.7. Alinhamento a Laser ........................................................................................................................... 48 4.3.7.1. Procedimento ................................................................................................................................. 49 4.4. Instalação de Retentores ........................................................................................................................ 50 4.4.1. Velocidade Periférica .......................................................................................................................... 50 4.4.2. Excentricidade .................................................................................................................................... 51 4.4.3. Tolerância de Montagem ................................................................................................................... 52 4.5. Instalação de Gaxetas ............................................................................................................................. 54 4.6. Instalação de Selos Mecânicos ............................................................................................................... 57 4.7. Teste de Vazamento em Selos Mecânicos ............................................................................................. 61 4.7.1. Teste de bancada ............................................................................................................................... 61 Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 9 de 66 4.7.2. Teste de Oficina .................................................................................................................................. 62 4.8. Lubrificação de Mancais ......................................................................................................................... 63 5. Operação de Bombas Centrífugas .............................................................................................................. 63 5.1. Primeira partida ou Pós-Manutenção .................................................................................................... 64 5.2. Procedimento pós-partida ..................................................................................................................... 64 5.3. Procedimento de parada ........................................................................................................................ 64 5.4. Escorvamento ......................................................................................................................................... 65 Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA eCIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 10 de 66 1. INTRODUÇÃO 1.1. Definição das Bombas Bombas são máquinas hidráulicas que transformam energia mecânica fornecida por um motor elétrico, motor a combustão ou turbina em energia hidráulica. A energia hidráulica recebida pelo líquido se caracteriza pela vazão produzida e o aumento de pressão, entre a sucção e descarga da bomba. As bombas são utilizadas com o objetivo de transportar um líquido de um ponto para o outro. 1.2. Classificação das Bombas Quanto à Transformação de Energia Existem dois tipos de bombas, a saber: • Bombas hidrostáticas ou bomba de deslocamento positivo ou bombas hidrodinâmicas • Bombas hidrodinâmicas ou bombas de fluxo 1.2.1. Bombas Hidrostáticas, Volumétricas ou de Deslocamento Positivo Estas são as bombas que promovem a movimentação do fluido por meio de um deslocamento volumétrico, daí o nome “bomba volumétrica”. Elas possuem um ou mais componentes que se movimenta “empurrando” o fluido em questão. A pressão de descarga aumenta em função da resistência ao escoamento encontrado no sistema, em outras palavras, se você colocar um manômetro na descarga da bomba que descarrega o produto logo após o manômetro, você verificará que a pressão indicada no manômetro é praticamente zero, por outro lado, se você também colocar uma válvula após o manômetro, a medida que você for fechando o manômetro, a pressão irá subir gradativamente. Academicamente, bomba de deslocamento positivo é aquela em que a transformação de energia mecânica em energia de pressão não acontece com variação de energia cinética (mudança de velocidade) quando o fluido passa pelo elemento ativo do equipamento. Como exemplos, podemos citar as bombas de pistão, bombas de engrenagens, bombas de duplo diafragmas operadas a ar (pneumáticas), bombas peristálticas, bombas de lóbulos, entre outros. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 11 de 66 1.2.2. Bombas Hidrodinâmicas ou Bombas de Fluxo São bombas cujo o princípio de elevação de pressão se baseia primeiro no aumento de velocidade do escoamento para posterior conversão em pressão. Em outras palavras, a energia mecânica aumenta a energia cinética que posteriormente se transforma em energia de pressão. Como exemplos, temos as bombas centrífugas, mistas e axiais. 1.2.3. Comparativo entre Bombas Hidrostáticas e Hidrodinâmicas O comportamento desses tipos de bombas é bem distinto e as principais características estão descritas a seguir: Bombas Hidrostáticas Bombas Hidrodinâmicas • Fluxo pulsante. • Fluxo contínuo. • Vazão “quase” não varia com a resistência ao fluxo. • Vazão varia com a resistência ao fluxo. • Não pode operar com vazão zero. • Pode operar com vazão zero. • Precisa de válvula de alívio. • Não precisa de válvula de alívio. • Viscosidade não afeta o funcionamento. • Viscosidade afeta o funcionamento. 2. Conhecendo as Bombas Centrífugas Bombas centrífugas são as bombas mais comuns na indústrias. Caracterizam-se pelo fluxo radial do centro para extremidade, daí o nome “centrífuga”. Existem uma infinidade de tipos de bombas centrífugas e estas podem ser agrupadas ou classificadas de diversas formas, dependendo de certas características, veremos a seguir alguns deles, são eles: • Orientação do eixo-rotor • Configuração mecânica ou suportes • Números de rotores • Conexão de sucção e conexão de descarga • Tipos de rotores • Entre outras Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 12 de 66 2.1. Classificação de Bombas Centrífugas 2.1.1. Quanto à orientação do eixo-rotor Temos as bombas de eixos horizontais como ilustrado pela bomba KSB Meganorm da (figura 1 - esquerda) e eixos verticais como ilustrado pela bomba Warman WBV (figura 1 – direita) Figura 1 - Bombas de eixo horizontal (esquerda) e eixo vertical (direita) (Fontes: KSB e Weir) 2.1.2. Quanto à Configuração Mecânica ou Suporte As bombas podem ser: • Com rotor em balanço ou cantiléver (figura 2 esquerda) • Rotor entre mancais (figura 2 central) • Vertical suspensa (figura 2 direita) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 13 de 66 Figura 2 - Bomba com rotor em balanço (esquerda), rotor entre mancais (centro) e vertical suspensa (direita) (Fonte: Flowserve) As bombas com rotor em balanço podem ser encontradas na versão monobloco conforme ilustrado na figura 3 (esquerda) ou mancalizada ilustrada na figura figura 3 (direita). Figura 3 - Bombas monobloco (esquerda) e mancalizadas (direita) 2.1.3. Quanto ao Número de Rotores As bombas podem ser de um estágio conforme ilustrado na figura 4 (esquerda) que possui um rotor ou multi-estágios, com 2 ou mais rotores, conforme ilustrado na figura 4 (direita). Utiliza-se vários rotores quando deseja-se aumentar a pressão de descarga da bomba centrífuga. No caso da bomba ilustrada, tem-se 4 estágios. Note que são 03 compartimentos cilíndricos, estes componentes são chamados de difusores, que são responsáveis por conduzir o líquido da saída de um estágio para a entrada do próximo estágio. Além de cada um desses componentes, existe mais um rotor ao final que tem a saída vertical para cima. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 14 de 66 Figura 4 - Número da carcaça (Fonte: WEG) 2.1.4. Quanto às Conexões de Sucção e de Descarga As conexões das bombas podem ser: • Axial → comumente chamada de “End”,• Vertical → comumente chamada de “Top”, • Horizontal → comumente chamada de “Side”. A diferença entre a axial e a horizontal está na posição relativa ao eixo da bomba. A conexão axial é paralela ao eixo da bomba, enquanto a conexão horizontal é perpendicular ao eixo do equipamento. A classificação segundo esse critério começa com a conexão de sucção, seguida da conexão de descarga. Assim, temos as seguintes classificações: • End - Top: Conexão de sucção axial com a descarga vertical como ilustrado na figura 5. • Side – Side: Conexão de sucção horizontal com a descarga horizontal como ilustrado na figura 6. Figura 5 - Bombas centrífugas End-Top (Fonte: Flowserve) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 15 de 66 Figura 6 - Bombas Centrífugas Side-Side horizontal (esquerda) e vertical (direita) (Fonte: Flowserve) 2.1.5. Quanto ao Tipo de Rotor Existem três tipos de rotores nas bombas centrífugas, no caso: • Rotor fechado (figura 7 a esquerda) • Rotor semi-aberto (figura 7 ao centro) • Rotor aberto (figura 7 a direita) Figura 7 - Tipos de rotores: fechado (à esquerda), semi-aberto (ao centro) e aberto (à direita) (Fonte: Internet) 2.2. Componentes das Bombas Centrífugas A quantidade e os tipos de componentes das bombas podem variar em função do tipo da bomba centrífuga. Os principais, conforme ilustrado na figura 8, são: • Rotor, • Corpo Espiral, voluta ou caixa espiral, • Eixo, • Luva de proteção do eixo, • Anéis de desgaste • Caixa de selagem • Elemento de vedação (selo mecânico ou gaxeta) • Suporte do mancal ou caixa de mancal • Mancais de rolamento • Vedação da caixa de mancais (retentor, labirinto, magnético, selo mecânico) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 16 de 66 • Anel Centrifugador • Difusor (múltiplos estágios) Figura 8 - Principais componentes de uma bomba centrífuga (Fonte: Internet) 2.2.1. Rotor O rotor, também chamado de impelidor é o componente giratório, dotado de pás que tem a função de transformar a energia mecânica em energia cinética Como já citado, os rotores podem ser fechado, semi-aberto ou aberto. O rotor fechado é constituído das pás confinadas em dois anteparos, um dianteiro e outro traseiro, isso permite uma condução do fluido menos turbulento o que melhora a eficiência e também a instalação do anel de desgaste que reduz a folga existente entre o rotor e a carcaça da bomba. Isso faz aumentar o rendimento volumétrico1 da bomba, uma vez que a recirculação por ali será menor. São usados para líquidos mais limpos ou menos viscosos. Quando usados com fluidos mais viscosos ou com sólidos em suspensão de maior tamanho, o rendimento cai devido ao atrito do líquido com as partes da bomba (rotor e carcaça) ou pode acontecer “travamento” desses corpos entre as pás, prejudicando o funcionamento da bomba. O rotor semi-aberto conta com anteparo na parte traseira do roto. É utilizado mais frequentemente quando o líquido bombeado possui sólidos em suspensão com tamanhos maiores e/ou quando a viscosidade do produto bombeado é mais elevada, mas ainda em valores intermediários. Essa configuração melhora o rendimento por atrito viscoso. 1 Rendimento volumétrico é definido como a divisão entre a vazão bombeada pela bomba e a vazão que o rotor consegue gerar. Parte do que é gerado pelo rotor, volta para a linha de sucção e recircula na voluta da bomba. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 17 de 66 Por fim, o rotor aberto é aplicável quando o fluido é o mais viscoso possível para bombas centrífugas. Em termos de rendimento volumétrico, é o pior de todos. Na tabela 1 ilustramos alguns exemplos de aplicações para cada tipo de rotor. Tabela 1 – Aplicações para cada tipo de rotor. 2.2.2. Caixa Espiral, Voluta ou Corpo Espiral A voluta é parte da carcaça da bomba. É nela que acontece a transformação de energia cinética em energia de pressão. Existem vários tipos de volutas, tais como, simples espiral, combinada com circular e espiral simples, circular ou dupla espiral, conforme ilustrado na figura 9. Figura 9 - Tipos de volutas (Fonte WEG) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 18 de 66 As volutas em formato espiral proporcionam maior rendimento a bomba do que as volutas circulares. Isso porque reduz a recirculação do líquido pela caixa espiral. A espiral dupla ajudar a melhorar ainda mais o rendimento, uma vez que melhora a condução do líquido através da bomba. Como aumenta o custo, são mais aplicáveis a equipamentos de maiores tamanho. Na figura ilustramos alguns tipos reais de volutas, a esquerda temos uma voluta espiral, logo ao lado, uma circular. Já as duas às esquerdas são típicas de bombas biapoiadas. Figura 10 - Exemplos reais de volutas (Fonte Internet) 2.2.3. Difusor Difusor é o componente presente em bombas multi-estágios. É responsável em conduzir o líquido da descarga de um estágio para a sucção do estágio seguinte. Na figura 11 apresentamos em detalhes de uma bomba com difusor. Figura 11 - Detalhes de um difusor (Fonte Internet) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 19 de 66 2.2.4. Eixo Eixo é o elemento responsável por transmitiro torque do motor para o rotor. Nele também são montados os mancais que suportam o esforços dinâmicos e hidráulicos da bomba, na figura 12 temos ilustrado dois eixos. Figura 12 - Exemplos de eixos (Fonte: Arquivos Engenharia e Cia) 2.2.5. Luva de Proteção do Eixo Luva de proteção (sleeve) é o componente que tem função de proteger o eixo do equipamento. A proteção em relação ao contato do produto operado que pode atacar o material do eixo e também quanto aos desgastes que podem ser provocados pelo funcionamento das gaxetas ou do selo mecânicos. Na figura 13 ilustramos a montagem da luva (à esquerda) e vários tipos de luvas (à direita). Figura 13 - Luvas de proteção (Fonte: Internet) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 20 de 66 2.2.6. Anéis de Desgastes ou Placas de Desgastes São peças montadas na carcaça da bomba e/ou no rotor cuja função é reduzir a folga entre as partes móvel e fixa, reduzindo a recirculação e aumentando o rendimento volumétrico e consequentemente o rendimento global da bomba. Elas também evitam que o rotor ou a carcaça sofram desgastes por choque mecânico durante o funcionamento normal da bomba. Como o próprio nome diz, são peças que são feitas para desgastar, por isso são construídas com materiais mais macios do que o material da carcaça ou do rotor. Quando estão com desgastes acentuados, podem comprometer o desempenho da bomba. Na imagem 14, ilustramos os anéis de desgaste da bomba KSB Megachem em destaque azul, peças 502 e 503. Figura 14 - Anéis de Desgastes da bomba KSB Megachem (Fonte: KSB) Na figura 15, ilustramos uma bomba com anel de desgaste (wear ring) em perspectiva. Figura 15 - Detalhes do anel de desgaste montado no rotor (Fonte: Internet) Já as placas de desgastes têm função semelhante aos anéis de desgastes. A diferença está no formato que não é na forma de anel. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 21 de 66 Um outro ponto importante sobre os anéis de desgaste é as dimensões, seja da folga entre os componentes ou de montagem. Folgas pequenas podem gerar travamentos ou desgastes excessivos e aquecimento, enquanto folgas grandes aumentam a recirculação, como já mencionado. Os valores aceitáveis devem ser informados pelo fabricante do equipamento, no entanto, na sua ausência, os valores abaixo podem ser usados como referência: • Folga diametral o Rotor em Inox: de 0,8 a 1,0 mm o Rotor em Ferro fundido: de 0,4 a 0,6 mm • Interferência de montagem na carcaça: 0,03 mm • Espessura: 1 mm menor do que a profundidade da carcaça 2.2.7. Caixa de Vedação É a região da bomba onde é montado o elemento de vedação, como gaxetas ou selos mecânicos. São fechadas, no caso de bombas herméticas ou com acoplamentos magnéticos. O dimensionamento do selo mecânico ou da gaxeta deve ser feito com base na pressão predominante na caixa de selagem que depende do tipo de bomba e do rotor e não da pressão de descarga da bomba. Ilustramos uma caixa de vedação com montagem com selo mecânico na figura 16, destacando em azul. Figura 16 Caixa de vedação destacada em azul na bomba KSB Meganorm (fonte: KSB) A caixa de vedação convencional permite a instalação tanto de selos mecânicos quanto de gaxetas, no entanto, existem bombas que possuem caixa do tipo sino que são exclusivas para selos mecânicos, conforme ilustrado na figura 17. Estas promovem uma troca térmica melhor, tornando-a mais adequada para o funcionamento do selo mecânico. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 22 de 66 Figura 17 - Bomba com caixa de vedação do tipo sino (Fonte: Flowserve) 2.2.8. Elementos de Vedação Os elementos de vedação mais utilizados são as gaxetas e os selos mecânicos que veremos em mais detalhes a seguir. 2.2.8.1. Gaxeta Existem vários tipos de gaxetas como as injetadas, prensadas, trançadas ou entrelaçadas, sendo essas últimas, as mais utilizadas em equipamentos rotativos. Elas são fabricadas a partir de fios de materiais diversos, como PTFE (teflon), grafite, aramida, a base fenólica, entre outras. As mais utilizadas em equipamentos rotativos são as entrelaçadas, como ilustrado na figura 18. Figura 18 - Exemplos de gaxetas Os detalhes de montagem, veremos na seção “manutenção”. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 23 de 66 2.2.8.2. Selos Mecânicos Selo mecânico é um tipo de vedação dinâmica aplicado à equipamentos rotativos. É constituído de dois anéis, um estacionário e o outro rotativo, as faces axiais que exerceram a função de vedação são lisas e são chamadas de faces de vedação ou vedação primária do selo mecânico. A face que tem movimento axial de compensação é chamada por alguns fabricantes de “anel primário”, enquanto a face que não tem compensação é chamada de “sede”, em inglês, encontra-se com nome de “seat” ou “mating ring”. Os elementos de vedação adicionais, como anéis O são chamados de “vedações secundárias”. Eles também possuem uma ou mais molas que atuam, principalmente, para fechar o selo mecânico quando o equipamento está parado. Durante o funcionamento da bomba, a pressão hidráulica é o principal fator que promove o fechamento do selo mecânico. Várias peças são agrupadas no componente chamado estojo, que também possui elementos de acionamento que garantem que os componentes giratórios vão de fato girar. Ilustramos na figura 19, um selo mecânico típico, conhecido como selo mecânico multi- molas. Figura 19 - Exemplo de selo mecânico componente Do ponto de vista construtivo, os selos mecânicos podem ser do tipo componente ou cartucho. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.brhttps://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 24 de 66 Componente é o selo mecânico que vem em dois conjuntos, um chamado de conjunto da sede, composto pela sede e uma vedação e a cabeça do selo, constituídos dos demais componentes. Na figura 20, ilustramos um selo mecânico componente de mola única com vedação secundária com fole elastomérico (esquerda) e um cartucho (a direita). Figura 20 - Exemplos de selos mecânicos componente (esquerda) e cartucho (direita) Existem aplicações em que o fluido bombeado tem um risco maior que é necessário instalar um selo mecânico duplo que consiste em dois selos mecânicos, conforme ilustrado na figura 21. O selo mecânico duplo irá exigir a existência de um sistema auxiliar de vedação, para fornecer o fluido barreira, que irá lubrificar e refrigerar o selo mecânico externo (verde e vermelho da figura 21 que está mais próximo a atmosfera). Figura 21 - Exemplo de selo mecânico duplo 2.2.9. Suporte dos Mancais ou Cavalete ou Caixa de Mancais Sua função é alojar os mancais que suportam os esforços axiais e radiais provenientes do funcionamento do equipamento, além de servir de reservatório de óleo lubrificante. O formato e demais componentes dependem do tipo e do porte do equipamento, na figura 22, a caixa de mancais está ilustrada em verde, com dois mancais de rolamentos de esferas. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 25 de 66 Figura 22 - Caixa de mancais típica de bombas centrífugas (Fonte: Goulds) Bombas de médio e grande maior porte podem ser fabricadas no sistema “Back-Pull-Out” ilustrado na figura 23, que permite a retirada completa do conjunto girante sem a necessidade de desacoplar a voluta da área, no caso de havendo equipamento reserva é possível reduzir o tempo de máquina parada. Uma outra vantagem desse sistema, quando existe acoplamento com espaçador, é permitir retirar o conjunto, sem a necessidade de remoção do motor elétrico, facilitando o processo de manutenção. Figura 23 - Bomba com sistema back-pull-out 2.2.10. Mancais de Rolamentos São os elementos que suportam os esforços axiais e radiais resultantes da ação da força centrífuga do equipamento. Existem vários tipos de mancais de rolamentos, tais como, o de esferas, o de rolos, de agulhas, entre outros. A escolha do tipo e o tamanho dependem de máquina para máquina. O rolamento de esferas é bastante utilizado em bombas centrífugas. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 26 de 66 Qualquer desalinhamento, por menor que seja, reflete na operação e vida útil deste componente. Em termos de montagem, H7 é a interferência mais usada para montagem nos alojamento e praticamente todos os rolamentos utilizados em bombas centrífugas são de classe de folga radial C3. Eles podem ser montados em Tandem, em O ou em X, conforme ilustrado na figura 24. Figura 24 - Formas de montagem dos rolamentos de esferas 2.2.11. Vedação da Caixa de Mancais Como vimos a caixa de mancal contém os mancais. Ela também contém o óleo lubrificante que irá lubrificar e refrigerar as partes móveis do mancal. Assim, manter o óleo nas condições ideais de funcionamento é fundamental para um bom desempenho do equipamento. Contaminação óleo é uma das causas mais frequentes de falha de máquinas no geral, incluindo as bombas. Por isso, uma vedação eficiente é desejada, sendo os principais: • Retentor • Protetor de mancal tipo labirinto Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 27 de 66 2.2.11.1. Retentor É o elemento de vedação mais utilizado em caixas de mancais, também pode ser chamado de “lipseal”. É um vedador dinâmico cujos principais componentes são: • Vedação Principal: o lábio do retentor é o principal na peça, retendo o fluído quando o eixo se encontra na condição estática ou dinâmica; • Mola: Tem a função de compensar a carga radial que exerce sobre o eixo; • Vedação Auxiliar: chamado de guarda pó, ele tem a função de proteger a vedação principal contra poeiras, areia, etc; • Diâmetro Externo: promove a interferência entre o alojamento e o retentor. Um retentor típico está ilustrado na figura 25 e na figura 26 as partes principais. Figura 25 - Retentor típico Figura 26 - Partes de um retentor (Fonte: Revista MT) Os principais tipos de retentor estão representados na figura 27. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 28 de 66 Figura 27 - Exemplo de ligação a 3 componentes (Fonte: SABO) A vedação dinâmica é feita pelo canto de vedação e devido ao atrito, é comum desgastar o eixo na seção de contato, reduzindo a eficiência de vedação. Isso está indicado pela linha tracejada da figura 28. Figura 28 - Linha de vedação e desgaste no eixo provocado pelo retentor 2.2.11.2. Labirinto São chamados de isoladores de mancais ou protetores de mancais que é um vedador dinâmico do tipo “Sem contato” ou “Non-contact”. É constituído de duas partes, uma que fica fixa na carcaça e a outra que gira com eixo. Estas possuem um design em labirinto, com folga bem pequena que dificulta o caminho do óleo de dentro para fora, assim como, de impurezas de fora para dentro. Os labirintos são bem mais eficientes no quesito vedação, quando comparados com os retentores. Um labirinto típico está ilustrado na figura 29. Figura 29 - Exemplo de ligação de partida direta - ligado (Fonte: WEG)Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 29 de 66 2.2.12. Acoplamento É o elemento de máquina que conecta o eixo do motor e o eixo da bomba cuja função principal é a transmissão de potência. Existem dois grupos, os acoplamentos rígidos e os acoplamentos flexíveis. O primeiro não possui nenhuma compensação de desalinhamento como é o caso dos acoplamentos flexíveis, também chamados de acoplamentos elásticos. Vale ressaltar que o acoplamento absorve pequenos desalinhamentos e portanto o alinhamento dos eixos continua sendo fundamental para o bom desempenho do equipamento. Na figura 30 ilustramos alguns tipos de acoplamento, sendo o acoplamento à esquerda um acoplamento rígido e os demais, flexíveis. Figura 30 - Exemplos de acoplamentos (Fonte: Internet) 3. Funcionamento das Bombas Centrífugas 3.1. Princípio: Um motor (motor elétrico, motor à combustão, turbina) aciona a bomba, promovendo o giro do rotor. Esse giro provoca uma queda de pressão (vácuo) na linha de sucção, fazendo com que essa pressão seja menor do que a patm. A pressão atmosférica, agora maior do que a pressão na tubulação de sucção, “empurra” o fluido para dentro da bomba. O fluido agora dentro da bomba é forçado a sair pela ação da força centrífuga imposta pelo giro do rotor, conforme ilustrado na figura 31. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 30 de 66 Figura 31 - Princípio de funcionamento de uma bomba centrífuga (Fonte: Internet) 3.2. Curvas Características São diagramas que representam o comportamento de várias propriedades do equipamento em função da vazão. As propriedades mais comuns representadas são: • Altura manométrica (HB) • NPSHr • Rendimento • Potência Na figura 32 ilustramos esses diagramas, também chamado de Campo Básico de Funcionamento. Figura 32 - Campo básico de funcionamento ou curvas características (Fonte: Internet) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 31 de 66 Altura manométrica (HB), normalmente dada em metros é a propriedade relacionada com a pressão diferencial da bomba (diferença de pressão entre a entra e saída da bomba, para sair da altura manométrica e chegar na pressão em Pascal, basta multiplicar pela massa específica (densidade) do líquido em (kg/m3) e pela aceleração da gravidade em (m/s2). NPSHr é o NPSH requerido. NPSH vem de Net Positive Suction Head, que em português seria algo do tipo Altura de Sucção Líquida Positiva. É um conceito ligado a possibilidade de acontecer a cavitação na linha de sucção da bomba. Se o NPSHd (disponível) for menor que o NPSHr, o fenômeno da cavitação acontecerá e em alguns casos, a bomba não irá bombear. Rendimento é a propriedade que mostra o aproveitamento de energia por parte da bomba, quanto maior, significa que a bomba está aproveitando mais a energia que está sendo disponibilizada pelo motor elétrico. Potência é a energia por unidade de tempo que está sendo consumida pela bomba. 3.3. Curva do Sistema (CS) Trata-se do diagrama que representa a resistência que a instalação ao bombeamento proporciona ao escoamento. Quanto maior a resistência do sistema maior será a altura manométrica necessária para promover o bombeamento que é representada em função da vazão. A curva do sistema corresponde à altura geométrica de elevação somado as perdas de carga. Estas sendo proporcional ao quadrado da vazão. Assim, a curva do sistema é uma função do segundo grau, assim, podemos construir um diagrama, semelhante a curva da bomba centrífuga que ilustramos na figura 33. Altura geométrica de elevação corresponde a diferença de cota vertical entre o nível do reservatório de recalque e o nível do reservatório de sucção. 3.4. Ponto de Operação (PO) É o ponto corresponde à condição de funcionamento da bomba relacionada a altura manométrica (pressão diferencial) e vazão de operação. Ele é obtido pelo cruzamento das curvas da bomba (CB) e do sistema (CS) que está representado na figura 33. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 32 de 66 Figura 33 - Representação da curva do sistema, da curva da bomba e o ponto de operação (Fonte: Engenharia e Cia) 3.5. O Que é BEP BEP vem de Best Efficiency Point ou ponto de máxima eficiência. Corresponde ao ponto de operação onde a bomba trabalha consumindo o menor valor de energia, como ilustrado na figura 32. Vimos anteriormente a curva da bomba, mas será que a bomba pode trabalhar em qualquer ponto? Teoricamente sim, podemos trabalhar de vazão zero a vazão máxima, no entanto, além da variação de rendimento que nos faz gasta mais energia para fazer um bombeamento, trabalhar afastado do BEP pode acarretar problemas de funcionamento no equipamento, como os ilustrados na figura 34. Figura 34 - Problemas relacionados ao ponto de trabalho afastado do BEP (Fonte: internet) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 33 de 66 3.6. Cavitação Cavitação é o fenômeno de formação de bolhas de vapor dentro do próprio líquido quando a pressão do líquido atinge a chamada de pressão de vapor. Pressão de vapor está relacionado com a temperatura do fluido, ou seja, para temperatura maiores a pressão de vapor é mais alta e vice-versa.A formação de bolhas por si só não é um problema tão sério, o que é crítico é quando a pressão do sistema volta a subir. Nessa situação as bolhas implodem e isso acontece com uma violência tal que é capaz de remover material dos componentes, além de gerar vibração adicional, que por si só é prejudicial. A remoção de material irá provocar desbalanceamento adicional ao conjunto girante que aumentará ainda mais a vibração do equipamento, além de reduzi o rendimento. Consequentemente, é uma situação a ser evitada! A sucção da bomba é o trecho mais crítico para cavitação tendo em vista que naturalmente a pressão vai decrescendo ao longo do escoamento. Para reduzir o risco de cavitação por esse motivo, o NPSHd (da instalação) deve ser maior do que o NPSHr (da bomba). O NPSHr é um dado do fabricante do equipamento, enquanto, o NPSHd pode ser calculado pela equação 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = 𝑝1−𝑝v 𝛾 − ℎ𝑠𝑢𝑐 − 𝐻𝑝1→𝐸 onde P1 é a pressão no reservatório de sucção (pressão atmosférica para reservatório com respiro ou aberto), PV é a pressão de vapor, 𝛾 é o peso específico, hsuc é altura geométrica de sucção (cota entre o nível do reservatório e o eixo da bomba) e Hp1→2 é a perda de carga na linha de sucção. Na figura 35 ilustramos alguns rotores que sofreram ação da cavitação. Figura 35 Rotores sob efeito da cavitação (Fonte: Internet) 3.7. Bombas Afogada e Não Afogada: Esses conceitos estão relacionados à posição relativa da bomba em relação ao nível do reservatório de sucção. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 34 de 66 Temos Bomba Afogada quando a bomba está abaixo do nível do reservatório de sucção. Nesse caso a pressão estará (muito provavelmente) positiva (acima da pressão atmosférica), daí chama-se de sucção positiva. E temos Bomba Não-Afogada quando a bomba está acima do nível do reservatório de sucção. Nesse caso, a pressão na linha de sucção, para reservatórios abertos, estará com pressão negativa (abaixo da pressão atmosférica), daí são chamadas de sucção negativa. Na figura 36 ilustramos esses dois tipos de instalação. Figura 36 - Ilustração de bombas afogadas e não-afogadas (Fonte: Internet) 4. Montagem e Manutenção de Bombas Centrífugas Vimos anteriormente, vários tipos de bombas centrífugas. Cada uma delas tem um procedimento ou detalhes que devem ser observados durante a sua manutenção. Além da variação em relação ao tipo de bomba, a sua aplicação pode exigir detalhes específicos quanto a recursos ou materiais especiais, como por exemplo, ser necessário um selo mecânico duplo, ao invés de um selo mecânico simples. 4.1. Montagem e Desmontagem Aqui trataremos de algumas dicas principais, no entanto, recomendamos fortemente que o manual da bomba seja consultado antes de qualquer intervenção. Antes de iniciar a manutenção da bomba siga os seguintes passos: 1) Analisar a vista explodida ou desenho de conjunto: Isso ajuda a identificar a sequência de montagem e as peças necessárias para ser realizada a manutenção 2) Verificar a estrutura da bomba no sistema: Isso ajuda a verificar se todas as peças necessárias estão disponíveis para a manutenção. 3) Verificar se as ferramentas necessárias estão disponíveis. 4) Verificar o peso das peças e se é necessário sistema de levantamento de peso ou a ajuda de uma outra pessoa. 4.1.1. Análise da vista explodida Vejamos o exemplo da bomba Meganorm da KSB ilustrado na figura 37. Esta vista facilita a identificação do passo a passo de montagem e desmontagem do equipamento. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 35 de 66 Figura 37 - Vista explodida da bomba Meganorm (KSB) com sua lista de peças (Fonte: KSB) 4.1.2. Análise do Desenho de Conjunto Na ausência de uma vista explodida, a segunda opção é a análise do desenho de conjunto conforme ilustrado na figura 38 de uma bomba IMBIL modelo INI-P. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 36 de 66 Figura 38 - Desenho de conjunto da bomba IMBIL modelo INI-P (Fonte: IMBIL) 4.2. Balanceamento Desbalanceamento, do ponto de vista da mecânica, consiste em uma massa adicional ou faltando em uma parte do elemento rotativo. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 37 de 66 Por melhor que seja o processo de fabricação e a montagem, frequentemente, existe um certo desbalanceamento nos componentes do conjunto girante. Este desbalanceamento pode gerar níveis de vibrações perigosas ao equipamento que pode ser um importante causador de falhas prematuras em equipamentos rotativos. Portanto é importante verificar se esse desbalanceamento é ou não aceitável cujos valores dependem do tamanho de máquina e da rotação de trabalho. Os valores aceitáveis de desbalanceamento são estabelecidos por normas. Por exemplo, a norma ISO 1940 é uma das mais conhecidas e estabelece qualidade de balanceamento de rotores. Os graus de balanceamento são escritos da seguinte forma: • Denotado pela legra G; • Seguido de uma série de número variável entre 0,4 e 4000 • Com razão geométrica ≅2,5 Cada classe possui uma faixa de desbalanceamento residual permissível. Simbologia: 𝐶𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐼𝑆𝑂 𝐺𝑛 ↔ 𝑛 (𝑚𝑚 ⁄ 𝑠) ≥ 𝑒. 𝜔 Onde: • 𝑒 → 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎; • ω→ 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑙ℎ𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑒ç𝑎; Assim, o desbalanceamento residual admissível em cada plano é: 𝑚. 𝑟 = 𝑀. 𝑒 2 Isso supõe que o desbalanceamento estático tem maior importância que o desbalanceamento de momento. Vejamos alguns exemplos: • G 6,3 → ventiladores, volantes, rotores de bombas; • G 2,5 → turbinas a gás e a vapor, acionamento de máquinas ferramentas; O balanceamento deve ser utilizado máquinasespeciais como ilustrado na figura 39, no entanto, um dispositivo simples pode ser montado para realizar um balanceamento estático, como ilustrado na figura 40. Montando o rotor a um eixo com rolamentos nas extremidades que permite o giro livre do rotor, ao girar o rotor, que sempre parará com a parte desbalanceada virada para baixo. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 38 de 66 Figura 39 - Máquina de balanceamento (Fonte: JP) Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 39 de 66 Figura 40 - Dispositivo simples que permite balanceamento estático (Fonte: Engenharia e Cia) 4.3. Alinhamento 4.3.1. Principais Problemas Provocados Para entender os conceitos fundamentais do alinhamento de eixo, primeiramente, é importante entender a finalidade dos acoplamentos., Acoplamentos são elementos projetados com objetivo de transmitir potência de uma máquina acionadora para uma máquina acionada que dependendo do tipo de acoplamento, pode assumir funções adicionais, tais como: • Absorver pequenos desalinhamentos • Amortecer vibrações, expansão térmica, movimentos axiais dos eixos. • Facilitar a montagem e consequentemente a manutenção do equipamento. Cada processo produtivo exige a transmissão de energia de uma parte de um equipamento para outro, isso acontece mais frequentemente, por meio de um motor elétrico, mas também pode ser por meio de um motor à combustão ou algum tipo de turbina, como a turbina a vapor. Os mancais de rolamentos são montados nas máquinas de maneira a permitir o giro dos eixos o mais livremente possível, sendo o acoplamento o elemento que irá uni-los, como ilustrado na figura 41. Figura 41 - Acoplamento unindo os eixos da bomba e motor Se os eixos não estiverem alinhados corretamente serão geradas forças no acoplamento a medida que os eixos tentam encontrar um eixo de rotação comum o que gerará uma perda de energia no acoplamento e os elementos mecânicos estarão sujeitos a maiores cargas, além de tornar a transmissão de potência menos ineficiente. Eixos desalinhados provocam os seguintes problemas: • Maior vibração • Maior consumo de energia • Desgastes prematuros de componentes mecânicos Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 40 de 66 • Menos capacidade de produção • Deterioração da qualidade do produto Os principais problemas que provocam os desalinhamentos são: • Tensão / esforço na tubulação • Pé manco • Torque incorreto dos parafusos da base • Fundação e base impróprias • Especificação incorreta de dilatação térmica 4.3.2. Noções Básicas de Alinhamento Veremos agora, alguns conceitos básicos fundamentais 4.3.2.1. Centro de Rotação Da geometria, centro de rotação é o eixo imaginário em torno do qual gira uma área qualquer, formando um elemento tridimensional. No exemplo da figura 42, temos um retângulo, que ao girar em torno do centro de rotação, gera um cilindro. Figura 42 - Tolerância de tensão e frequência conforme NBR 17094 (Fonte: WEG) 4.3.2.2. Pontos Colineares Três pontos são colineares quando eles estão na mesma reta, como ilustrado na figura 43. Os pontos laranja são colineares enquanto os pontos azuis não são. Observação: Vale lembrar que esse conceito se aplica a três ou mais pontos, tendo em vista que uma reta é determinado por dois pontos, portanto, esses pontos sempre serão colineares, já que determinam a reta. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 41 de 66 Figura 43 - Exemplos de pontos colineares (laranjas) e não colineares (azuis) 4.3.2.3. Eixos Colineares Os eixos são colineares quando os seus centros de rotação formam uma única linha reta, como ilustrado na figura 44. Figura 44 - Eixos Colineares Uma máquina é dita alinhada quando os quando os seus eixos são eixos colineares, nesse momento, temos o desempenho ideal pois minimiza o movimento do eixo e as cargas parasitárias que danificam os eixos, bem como a vedação, os rolamentos e os acoplamentos. Por outro lado, quando os eixos não são colineares, dizemos que a máquina está desalinhada. 4.3.2.4. Máquinas Estacionária e Máquina Móvel Por convenção, a máquina movida, como por exemplo uma bomba, é considerada a máquina estacionária enquanto o motor elétrico é considerado a máquina móvel, conforme ilustramos na figura 45. Licensed to Leandro Oliveira da Silva - leandrolos@yahoo.com.br - 261.809.378-00 - HP154816860997540 http://www.engenhariaecia.eng.br/ mailto:contato@engenhariaecia.eng.br https://www.youtube.com/c/engenhariaecia ENGENHARIA e CIA Cursos | Treinamentos | Consultoria Transformando Informação em Conhecimento | Whats: (11) 95696 7808 | www.engenhariaecia.eng.br | | contato@engenhariaecia.eng.br | https://www.youtube.com/c/engenhariaecia | Página 42 de 66 Figura 45 - Exemplo de máquinas móvel e estacionárias (Fonte: Engenharia e Cia) Isso significa que durante o processo de alinhamento, será o motor elétrico que será movido para se obter o alinhamento desejado. Essa escolha se dá porque normalmente é o motor elétrico, o equipamento mais fácil de se mover, no entanto, em alguns caso, isso pode não ocorrer e escolher o outro equipamento como móvel, pode ser mais adequado. O que você tem que ter em mente é que uma vez estabelecida a referência, ela não pode ser mudada durante o processo de alinhamento. 4.3.2.5. Tipos de Desalinhamentos O desalinhamento pode ser: • Paralelo, Radial ou Offset: Aquele em que os centros de rotação das máquinas estão paralelos entre si. Também é chamado de radial, pois é nessa direção que fazemos as medidas e conseguimos identificá-lo.
Compartilhar