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Bomba Centrífuga: pontos de análise de vibração

A bomba centrífuga é um equipamento comum em indústrias químicas, de papel e celulose, siderúrgicas, mineradoras, sistemas de refrigeração industrial, comercial, plantações, já que é responsável pelo transporte de líquidos de um ponto a outro na planta.

O funcionamento ocorre por meio de impulsores, que transferem a energia centrífuga para o líquido gerando uma pressão. Isso resulta em um fluxo de bombeamento em alta velocidade. Sua eficiência é medida pelo seu ponto de operação, que pode ser por parâmetros como: pressão, vazão e potência consumida.

Pode ser classificada pela forma com que a energia é cedida ao fluido. Isso é relacionado entre a aplicação e a característica da bomba, que consequentemente é relacionada a forma de ceder energia ao fluido. Existem três:

  • Radial;
  • Fluxo misto;
  • Fluxo axial.

Além disso, por se tratar de um elemento fundamental para a produção de diversas indústrias, é de extrema importância aumentar a disponibilidade e acompanhar o funcionamento desse tipo de equipamento. Já que as bombas possuem peças móveis que podem provocar desgastes prematuros, parada do equipamento e aumento dos custos de manutenção

Sendo assim, a análise de frequência e vibração dos componentes pode trazer várias informações sobre a saúde das máquinas e equipamentos.

Estrutura da Bomba Centrífuga

Nas indústrias, sistemas de bombeamento são amplamente utilizados, responsáveis por sinais elétricos e pelo consumo de energia.

A bomba centrífuga tem dois principais componentes mais importantes: o rotor e a carcaça, que podem ser do tipo voluta ou difusor. Mas existem alguns componentes que todas as bombas possuem em comum, eles são subdivididos na extremidade úmida e na extremidade mecânica.

A extremidade úmida inclui as peças que determinam o desempenho hidráulico da bomba, como o impulsor e a carcaça.

A extremidade mecânica inclui as peças que suportam o impulsor dentro da carcaça, como o eixo, a vedação, os rolamentos e a luva do eixo.

1. ROTOR

Também pode ser chamado de impelidor ou impulsor, ele é formado por palhetas e lâminas, onde o líquido escoa suavemente Ele é ligado ao motor por meio do eixo e fica localizado dentro da voluta e próximo dos tubos de sucção e descarga.

Ao girar rapidamente o rotor converte a energia do motor em cinética, isso faz com que uma zona de alta pressão seja criada na periferia e uma zona de baixa pressão no centro. Isso resulta que o líquido seja sugado, gerando um movimento na direção radial. O fluido recebe energia cinética, sendo impulsionado para periferia da bomba, ou seja, entrando no difusor.

A energia cinética do líquido é transformada em aumento de pressão. Mas para que isso ocorra a carcaça do tipo voluta, possua um canal com bocal crescente em espiral.

No rotor também estão presentes os rolamentos no eixo dos mancais.

2. CARCAÇA

Na carcaça da bomba centrífuga é onde a energia de velocidade é transformada em energia de pressão. É no interior que é possível o bombeamento do líquido.

Nessa parte temos os mancais para sustentação do eixo e o selo para impedir vazamentos. Também há um tubo para sucção e outro para a descarga do fluido.

Estrutura de uma bomba centrífuga: descarga, voluta, rotor, sucção, dreno, caixa de selagem, visor, selo mecânico, rolamentos, mancal, respiro e eixo.

3. EIXO

Sua função é transmitir o torque de partida durante a operação, enquanto há o apoio no impulsor e outras partes girantes.

4. MANCAL

Tem como função sustentar o peso do conjunto giratório, forças radiais e axiais, além da função secundária de manter todo o conjunto na posição adequada. Seu princípio básico é o movimento rolante de um elemento sobre o outro, com baixo atrito.

Bomba Centrífuga: pontos de análise

Durante seu funcionamento é fundamental que alguns fatores sejam levados em conta e verificados constantemente, como: lubrificação dos mancais, pressões de sucção e de descarga, temperatura dos mancais, nível medido de óleo no reservatório, gotejamento do líquido e ruídos.

No entanto, na imagem abaixo destaca-se os melhores pontos para tipos análise de vibrações e temperatura são:

Vibração bombas centrífugas e pontos de análise
  1. No motor na carcaça, para perceber alguma folga ou problema de fixação.
  2. No motor, próximo ao eixo, onde será possível reconhecer problemas relacionados à desbalanceamento, desalinhamento ou folga no eixo de rotação.
  3. Na bomba, próximo ao eixo, para perceber problemas relacionados à desbalanceamento, desalinhamento ou folga no eixo de rotação
  4. Na bomba, próximo ao selo, onde é possível ver se acontece superaquecimento do selo, assim como detectar vazamentos. Também é possível detectar problemas de perturbações hidráulicas.

Principais problemas da bomba centrífuga

Um dos fatores que influenciam o bom desempenho de uma bomba é a sua correta instalação. Uma bomba instalada corretamente permanece alinhada por mais tempo, ficando menos sujeita aos vazamentos, a vibrações e menos manutenção corretiva, o que impacta diretamente aumentando e estendendo sua vida útil.

Os problemas mais comuns desses modelos de bomba detectados por vibração são: desbalanceamento, desalinhamento, desgaste relacionados a perda de eficiência e qualidade, problema em rolamentos, vazamentos, folga na rotação, folga na fixação da bomba na estrutura e cavitação.

A cavitação é a formação de bolhas de vapor dentro de um fluido em circulação. Elas são acompanhadas por ruídos causados pelas cavidades em colapso, excesso de vibração e redução na eficiência da bomba.

No momento do acontecimento, fluidos de qualquer viscosidade são formados. Quando essas bolhas minúsculas entram em colapso, um choque de alta energia no fluido em forma de onda é criado.

Como impacto haverá uma redução significativa da eficiência do sistema, já que todo o padrão de fluxo é alterado.

Os principais fatores que influenciam o surgimento desse problema são: temperatura do líquido, concentração de gases dissolvidos e impurezas sólidas em suspensão.

Uma manutenção bem feita pode fazer o prolongamento da vida útil da bomba com menores custos de operação e menor possibilidade de quebra, o que diminui o risco de interromper um determinado processo industrial. Com a preventiva é possível realizar planos e estabelecer períodos para lubrificação, limpeza e outros.

Porém com os avanços tecnológicos na área da manutenção, voltados para a preditiva, é possível identificar esses problemas, principalmente com a manutenção preditiva somada a sensores IoT e, também, uma plataforma de inteligência artificial.

Por meio de sensores IoT, um analisador de frequência, é possível analisar vibração, temperatura e horas trabalhadas, assim é possível identificar e antecipar falhas nos componentes ao menor sinal. Com isso permitindo que as empresas realizem a manutenção apenas no momento em que for necessário.

Como funciona o sensor da Tractian?

Os sensores Smart Trac que fazem essa coleta não necessitam passar pela rede industrial, o processo é feito por rede móvel com independência na sua implementação. É importante selecionar os ativos mais importantes para serem monitorados. Esses dados, posteriormente, são enviados para uma plataforma que interpreta e analisa, assim uma avaliação profunda da saúde é feita. O objetivo é a ampliação da confiabilidade operacional. 

Fale com nossos especialistas e não deixe que sua bomba pare por falhas.

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Sobre o autor:

Foto do Autor

Gabriel Lameirinhas

Fundador e Co-CEO da Tractian. Engenheiro de Computação pela USP, Especialista em preditiva e apaixonado por manutenção industrial.

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