Lista de verificação do usuário final para teste de desempenho da bomba centrífuga
Independentemente de uma bomba ser nova, usada e modificada recentemente ou recém-reformada com uma missão crítica de serviço, os usuários finais especificam rotineiramente testes de aceitação de desempenho hidráulico para garantir o desempenho da bomba. O teste de desempenho pode ser complexo e deve levar em conta uma infinidade de variáveis.
Os projetos de loop de teste podem variar tanto no projeto do sistema quanto na seleção de instrumentação. A imagem 1 mostra um exemplo de um loop de teste vertical de poço aberto usado para testar bombas verticais grandes e de alta capacidade; no entanto, os projetos de loop de teste variam muito em todo o setor.
As aplicações de bombas podem representar uma ampla gama de requisitos de tolerância para vazão, altura manométrica, eficiência, potência do freio (BHP) e altura de sucção líquida positiva necessária (NPSHR). Por esses motivos, a indústria de bombas adotou padrões de teste que são usados para detalhar a metodologia de teste de bombas centrífugas e definir se uma bomba atendeu às especificações de desempenho.
Imagem 1. Um exemplo de um loop de teste vertical de poço aberto usado para testar bombas verticais grandes e de alta capacidade (Imagens e gráficos cortesia de Rotating Equipment Repair Inc.)
O usuário final deve garantir que o padrão de teste, juntamente com o grau de aceitação, seja devidamente especificado desde o início do contrato de aquisição, com base nos requisitos específicos do sistema de bombeamento.
A lista de verificação a seguir é baseada principalmente nos testes do Hydraulic Institute (HI) 14.6-2016, embora as especificações da American Society of Mechanical Engineers (ASME) e do American Petroleum Institute (API) possam ser usadas com resultados equivalentes.
Figura 1. Este gráfico mostra as curvas de teste corrigidas para uma bomba vertical de estágio único.
Os usuários finais também devem especificar no contrato de compra se desejam que o teste de aceitação seja testemunhado ou não. Testes testemunhados normalmente vêm com um custo maior; no entanto, essa prática permite que o comprador esteja presente durante os testes e coleta de dados, garantindo a integridade do teste. Muitas instalações de teste modernas oferecem testemunho remoto por meio de webcams e compartilhamento de tela. Isso elimina as despesas de viagem para o comprador, ao mesmo tempo em que atinge o objetivo de um teste testemunhado.
Para testes testemunhados no local, a lista de verificação a seguir oferecerá ao usuário final um guia útil para garantir um processo preciso e bem-sucedido.
Antes do Teste
❑ Verifique se as correções de elevação necessárias serão feitas nas leituras da cabeça. A menos que os manômetros estejam localizados precisamente nas linhas centrais de sucção e descarga, uma correção de altura deve ser feita para levar em conta a diferença entre a elevação da linha central da bomba e a elevação da medição.
Figuras 2. Este gráfico mostra as curvas de teste brutas para uma bomba vertical de estágio único.
❑ Certifique-se de que 10 diâmetros de tubo de furo liso e tubo reto estejam presentes antes e cinco diâmetros de tubo estejam presentes após a instrumentação de medição de vazão. Isso garante um perfil de velocidade uniforme e totalmente desenvolvido na seção de medição de vazão.
❑ Verifique se as tomadas de pressão não estão a menos de dois diâmetros de tubo dos flanges de sucção/descarga. Isso garante um perfil de velocidade uniforme e totalmente desenvolvido na seção de medição de pressão.
Imagem 2. Um transdutor de torque que se acopla diretamente entre o motor e a bomba.
❑ Confirme se a metodologia para calcular o BHP da bomba atende às expectativas. Se a potência de entrada do motor for usada em conjunto com a eficiência da placa de identificação do motor, certifique-se de que o teste esteja sendo realizado na velocidade nominal ou testada do motor com um sinal elétrico puro (alimentação de linha). Se o motor for alimentado com um variador de frequência (VFD), a eficiência da placa de identificação não é mais válida, especialmente em diferentes velocidades. O método mais preciso para determinar BHP é um transdutor de torque calibrado e tacômetro. A maioria dos transdutores de torque disponíveis comercialmente acopla-se diretamente entre o motor e a bomba (veja a Imagem 2). Eles são projetados para fornecer dados calibrados para torque e rotações por minuto (rpm).
❑ Verifique se a velocidade de rotação está sendo medida com precisão com um tacômetro calibrado. Usar a velocidade nominal do motor para cada ponto de fluxo resultará em imprecisões. O escorregamento do motor muda à medida que as condições de carga mudam, movendo-se ao longo da curva BHP/torque desde o desligamento da bomba até o esgotamento.
❑ Verifique se a água que está sendo usada atende aos requisitos de limpeza e cloreto especificamente para bombas construídas em aço inoxidável austenítico para aliviar os problemas de rachaduras por corrosão por tensão.
É prudente fazer isso bem antes da data do teste, antes que a bomba seja enchida com água.
❑ Discuta quantos e quais pontos de fluxo devem ser testados.A maioria dos padrões especifica um mínimo de cinco pontos de teste. No entanto, o comprador pode optar por ter significativamente mais pontos testados para definir melhor a curva de desempenho. A maioria dos padrões também especifica dois pontos de teste necessários. Um ponto de teste deve ser tomado dentro de -5 e 0 por cento, enquanto outro deve ser tomado dentro de 0 e +5 por cento da vazão garantida. Os pontos de teste restantes podem ser distribuídos uniformemente em toda a faixa de operação ou em taxas de fluxo específicas a pedido do comprador (desligamento, fluxo mínimo, excentricidade, etc.).
❑ Solicite um briefing de segurança para discutir todos os riscos potenciais antes de iniciar o teste. Os testes de aceitação de desempenho hidráulico são realizados com sistemas de tubulação temporária, suportes estruturais móveis personalizados e na presença de eletricidade de alta tensão/alta corrente. Todas as partes devem ter cuidado para garantir que o teste seja realizado com segurança.
Durante o teste
❑ Após a partida, certifique-se de que as linhas do medidor estejam ventiladas ou purgadas de todo o ar. Bolsões ou bolhas de ar podem causar imprecisões significativas na medição.
Figura 3. O arranjo básico de um manifold em anel em duas linhas de teste separadas.
❑ Para testes de grau 1, certifique-se de que os manômetros estejam fazendo leituras de um manifold de anel que consiste em quatro tomadas de pressão. A imagem 3 mostra o arranjo básico de um coletor de anel em duas linhas de teste separadas em um loop de teste em Sussex, Wisconsin. Antes de tomar qualquer ponto de teste, o fluxo deve ser verificado para estar livre de redemoinhos ou assimetria que possam afetar a precisão da medição. O procedimento para verificar isso é simples. Após a partida, obtenha um fluxo estável no ponto de garantia. Cada uma das quatro tomadas de pressão deve então ser isolada, uma de cada vez, e a leitura da pressão registrada. Se uma das leituras variar em mais de 0,5 por cento da média aritmética das medições, ou em mais de 1 vez a cabeça de velocidade naquela seção de medição, um redemoinho ou assimetria foi identificado. O redemoinho ou assimetria deve ser corrigido antes que o teste possa ser realizado.
❑ Para testes de bombas verticais em poço aberto, verifique se não há vórtices presentes na superfície da água que se estendem até a entrada da bomba. Esses vórtices podem afetar significativamente o desempenho da bomba.
❑ Certifique-se de que após cada mudança na configuração de vazão, a amplitude de flutuação para cada parâmetro medido seja aceitável dentro dos limites do padrão que está sendo testado. Este critério deve ser atendido por no mínimo 10 segundos; no entanto, muitos laboratórios de teste usarão um valor mais conservador de cerca de dois minutos em cada ponto de fluxo antes de obter um ponto de dados.
Após o teste
❑ Verifique todos os pontos de dados calculados, incluindo carga dinâmica total (TDH), BHP, eficiência da bomba e NPSHR usando os dados brutos do instrumento e as equações publicadas de padrões de teste ou outro texto de engenharia confiável. Os dados corrigidos para velocidade nominal e gravidade específica (SG) também devem ser verificados novamente. As correções podem ser alcançadas usando as leis de afinidade e a razão de SG de teste para SG de campo. Essas correções podem ser significativas e não devem ser negligenciadas. As Figuras 1 e 2 mostram curvas de teste brutas e corrigidas para uma bomba vertical de estágio único (consulte a página 68). Observe as diferenças entre eles, especificamente na eficiência do bombeamento. Prepare uma planilha do Excel antes de sua viagem para que você possa verificar rapidamente os dados calculados após o teste.
❑ Revise o certificado de calibração de cada instrumento, que deve ser incluído no relatório de teste certificado final. Certifique-se de que nenhuma das instrumentações esteja fora de seu intervalo de calibração e que elas tenham sido calibradas com os padrões rastreáveis do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) do Departamento de Comércio dos EUA ou com qualquer padrão que sua garantia de qualidade considere necessário. Além disso, verifique se a precisão declarada de cada instrumento é menor que a incerteza máxima permitida do dispositivo especificada no padrão de teste.
❑ Confirme se a curva de desempenho corrigida atende aos requisitos do contrato de compra, com base nos valores de tolerância no padrão de teste. Recomenda-se que esta determinação seja feita antes de remover a bomba da bancada de teste, caso seja necessário um novo teste.
Embora esta lista de verificação deva servir como uma ferramenta útil para usuários finais encarregados de especificar e testemunhar testes de desempenho, a responsabilidade de realizar um teste preciso é do laboratório de testes. Ainda assim, uma compreensão superficial dos testes de desempenho e dos padrões associados capacita os usuários finais a garantir o desempenho do equipamento, ao mesmo tempo em que agrega valor ao processo de aquisição/reforma.