Diretrizes Práticas para Bombas Centrífugas em Plantas de Petróleo, Gás, Petróleo e Petroquímicas
A seleção, configuração, embalagem, instalação, comissionamento e operação de bombas precisam de muito mais cuidado do que normalmente é exercido. Aqui estão diretrizes práticas e recomendações úteis para bombas centrífugas em diferentes serviços de petróleo, gás, petróleo e petroquímica.
Bombas centrífugas
O tipo de bomba mais comum usado em todas as indústrias é a bomba centrífuga. Isso se deve à sua flexibilidade, confiabilidade, relações de fluxo de cabeça favorecidas, preços razoáveis e tecnologias bem desenvolvidas. Eles geralmente são acionados por motores elétricos, embora bombas centrífugas acionadas por turbinas a vapor tenham sido usadas em certas aplicações. Bombas horizontais podem ser consideradas mais desejáveis, mas em algumas aplicações, condições e requisitos específicos podem exigir a seleção de bombas verticais.
Política
Em muitas instalações, tem havido uma política de “vamos ver como se desenrola” para todas as etapas dos projetos, desde o projeto, a seleção da bomba, a localização da bomba, a tubulação da bomba até a operação e manutenção. Esta política não é adequada nem produtiva. Tal política não se aplica a plantas de petróleo, gás, petróleo e petroquímicas. Todos os estágios e etapas – dimensionamento da bomba, seleção da bomba, pedido/compra da bomba, inspeção, instalação, operação e manutenção – devem ser baseados em avaliações técnicas precisas, conhecimento/experiência especializado e referências operacionais bem-sucedidas recentes.
Muitas bombas nos principais serviços de petróleo e gás foram instaladas em uma configuração 1+1 (uma operação e uma reserva), pois o desligamento de uma bomba não deve interromper a produção. Desligar a planta ou instalação devido a um desarme da bomba simplesmente não é uma opção devido a danos financeiros e outras preocupações. No entanto, também deve haver mais atenção às principais áreas relacionadas ao aumento da confiabilidade e disponibilidade. As vedações e rolamentos são o foco principal nesse sentido.
Temperaturas de operação
A temperatura de operação é um parâmetro chave para bombas e seus sistemas. Bombas para serviços de alta ou baixa temperatura precisam de muito cuidado. Como indicação, para temperaturas de operação abaixo de 5 F (-15 C) e acima de 266 F (130 C), devem ser usadas diretrizes robustas de projeto e fabricação para bombas. Isso geralmente se traduz no uso de bombas 610 do American Petroleum Institute (API) ou equivalente. Houve diferentes recursos e provisões para temperaturas operacionais altas ou baixas.
Por exemplo, as carcaças das bombas devem ser apoiadas na linha central para reduzir os efeitos das diferenças de temperatura. Normalmente, devem ser empregados materiais e sistemas de vedação especiais, compatíveis com as temperaturas de operação. A configuração da bomba com suporte de descarga superior e linha central fornece estabilidade quando submetida a temperaturas extremas e cargas de tubulação associadas (produzidas) nos bicos da bomba.
Velocidade
A velocidade da bomba geralmente deve ser escolhida em um estágio inicial do processo de dimensionamento/seleção. A seleção da velocidade prática mais alta geralmente é desejável porque produz o menor tamanho e, geralmente, o menor custo e a contenção mais fácil da pressão do sistema. A eficiência é geralmente melhorada com maior velocidade. No entanto, velocidades mais altas podem reduzir a vida útil dos componentes, como vedações ou rolamentos, e a confiabilidade geral. Portanto, a otimização é necessária para encontrar a velocidade ideal para cada bomba. Diretrizes de código (como API 610) e referências anteriores bem-sucedidas também devem ser verificadas.
Selos Mecânicos
Hoje, os selos mecânicos são especificados para praticamente qualquer bomba. Claro, existem bombas sem vedação, como bombas de acionamento magnético, que não precisam de vedações. As vedações mecânicas do tipo cartucho são mais frequentemente preferidas. Quase todas as vedações utilizam uma pequena quantidade do líquido bombeado ou um líquido alternativo para lavar as faces da vedação.
Os selos mecânicos precisam de atenção especial para sua seleção, montagem, instalação e comissionamento. As vedações devem ser verificadas quanto a vazamentos, especialmente durante as primeiras horas de operação. Um pequeno vazamento através do selo normalmente se reduz a insignificante após um curto período de tempo, mas se continuar, pode haver um problema. Se houver algo errado com a instalação do selo, o selo pode falhar nas primeiras horas (ou primeiro dia) de operação. Caso contrário, pode-se concluir que a instalação da vedação foi feita corretamente.
O selo mecânico tem sido responsável por muitas paradas não programadas de bombas de processo/principais. O custo total para substituição e manutenção do selo durante o ciclo de vida de uma bomba é um dos custos mais caros associados à operação e manutenção da bomba. Como uma estimativa aproximada, aproximadamente US$ 3.000 a US$ 20.000 (em média) podem ser gastos para a substituição do selo mecânico da bomba. Algumas bombas podem exigir a substituição do selo mecânico da bomba a cada um ou três anos. Embora no caso de um erro na seleção do selo ou problemas operacionais persistentes, uma falha de selo pode ocorrer a cada poucos meses. Isso não é aceitável, nem econômico, e a causa raiz do problema deve ser encontrada e eliminada.
Testes de loja
Um teste de desempenho de oficina é um teste importante para praticamente qualquer bomba. As curvas da bomba para altura manométrica versus vazão, altura manométrica positiva líquida de sucção (NPSH), eficiência, potência etc. eram previsões teóricas ou baseadas em dados de bombas semelhantes. Essas curvas devem ser verificadas preferencialmente para cada bomba na oficina do fabricante antes que a bomba seja entregue no local de trabalho. Idealmente, um fabricante de bombas deve operar cada bomba na oficina por um período suficiente e medir todos os parâmetros necessários em diferentes pontos de operação para verificar o desempenho e a operação sem problemas.
Existem muitos procedimentos para testes de desempenho da bomba. O número de pontos e as definições geralmente estão sujeitos a negociação entre as diferentes partes, mas as seguintes são diretrizes aproximadas. Idealmente, mais de oito pontos operacionais devem ser considerados e dados de teste completos – incluindo cabeça, capacidade, eficiência e potência – para esses pontos devem ser medidos e registrados. Esses pontos geralmente são:
eu desligar
eu fluxo mínimo contínuo estável
eu a meio caminho entre o mínimo e fluxos nominais
eu 80% do fluxo nominal
eu 90% do fluxo nominal
eu vazão nominal, normalmente em torno do ponto de melhor eficiência (BEP)
eu 115% do fluxo nominal e um ponto no lado direito
Este último ponto próximo ao final da curva pode ser 125% ou 130% da vazão nominal ou ainda mais se a curva teórica se estender além.
O estabelecimento do NPSH necessário (NPSHr) geralmente apresenta uma dificuldade muito maior para um fabricante de bombas do que outros parâmetros de desempenho. Consequentemente, mais cuidado deve ser tomado quando o NPSH disponível (NPSHa) estiver muito próximo do NPSHr (margem NPSH baixa).
Para bombas críticas, margens de NPSH baixas e outras, um teste de NPSHr deve ser especificado. Como outra indicação aproximada, a margem NPSH inferior a 1,5 metros (ou às vezes 2 metros) pode levar ao teste de NPSHr.