Como rolamentos, acoplamentos e vedações falham – e como consertá-los.
Vibrar excessivamente, chiar ruidosamente, emitir calor acima do normal, leituras de pressão fora da curva e vazamento de fluidos de processo são sinais de que uma falha da bomba é iminente. Para evitar mais danos à bomba API610 e ao equipamento a jusante, bem como tempo de inatividade de reparo dispendioso, é imperativo chegar à causa raiz do problema da bomba e restaurá-la rapidamente ao desempenho máximo.
Rolamentos, acoplamentos e vedações são os componentes de bombas mais comuns que falham. A experiência mostrou que ignorar esses itens não custará apenas em dólares de manutenção, mas também em recursos e tempo de inatividade, o que aumentará os custos operacionais. Aqui está como identificar essas falhas de peças, descobrir as causas-raiz e evitar que elas aconteçam novamente.
1. Rolamentos: como eles falham
Muitas bandeiras vermelhas podem ser indicadores de problemas no rolamento: leituras de vibração aumentadas, operação mais ruidosa do que o normal e temperatura elevada ao redor do alojamento do rolamento são todos avisos comuns. Preste atenção nesses pequenos sinais. Não ignore nem mesmo o menor ruído; no momento em que o guincho alto é ouvido, os rolamentos geralmente estão disparados e a bomba está prestes a travar.
Embora os rolamentos sejam normalmente lubrificados na fábrica, eles exigirão um cronograma de lubrificação individualizado, dependendo da aplicação da bomba e do cronograma de operação. (Uma exceção a isso são os rolamentos vedados.) Deixar de manter os rolamentos lubrificados adequadamente pode causar superaquecimento e falhas prematuras.
Uma ameaça adicional à operação adequada do rolamento é o contaminante do lubrificante. Areia e outros contaminantes podem danificar a superfície do rolamento, causando uma operação inconsistente e reduzindo a vida útil do rolamento. Uma ameaça menos comum aos rolamentos é o desalinhamento e a vibração, que podem causar fragmentação e danos à superfície do rolamento ao longo do tempo.
Como evitar falhas
Estabeleça um cronograma de lubrificação regular e documente a lubrificação em um registro de manutenção. Evite os erros comuns de lubrificação descritos abaixo.
O erro número um de lubrificação cometido no campo é adicionar graxa enquanto a bomba está funcionando. Se a bomba for engraxada durante o funcionamento, a graxa não atingirá os corpos rolantes e os rolamentos funcionarão a seco. Sempre desligue a bomba antes de adicionar graxa aos rolamentos.
Nunca misture tipos de graxa. Diferentes espessantes de graxa podem ser incompatíveis e causar fome ou endurecimento.
Não engraxe demais os rolamentos. A lubrificação excessiva pode ser tão prejudicial quanto a lubrificação insuficiente. O excesso de graxa pode causar acúmulo de calor severo e falha prematura do rolamento. (Observe que os rolamentos vedados não requerem lubrificação adicional; se for adicionada graxa aos rolamentos do tipo vedado, isso pode forçar a vedação para fora da posição.)
Inspecione periodicamente o lubrificante. Se parecer contaminado, faça uma análise para determinar que tipo de contaminantes estão se infiltrando no alojamento do mancal. Uma vez determinado o tipo de contaminação, tome medidas corretivas para evitar a recorrência.
Um bom projeto do sistema e uma instalação sólida devem evitar a vibração excessiva que pode levar à fragmentação ou corrosão do rolamento. As bombas devem ser montadas com segurança em uma base nivelada, com extremo cuidado para apoiar a tubulação de entrada para evitar qualquer tensão na bomba. Um suporte de tubo instalado no tubo de descarga deve suportar todo o peso, não a bomba ou a carcaça. Consulte a Imagem 1 para instalação e suporte adequados. Monitore regularmente o equipamento quanto a mudanças na vibração e temperatura para identificar as mudanças nas condições.
2. Acoplamentos: como eles falham
Os acoplamentos falham quando o eixo da bomba e o eixo do motor estão desalinhados. Eles podem estar desalinhados desde o início devido à instalação inadequada ou tornar-se assim ao longo do tempo devido à vibração do sistema. Uma maneira de identificar visualmente um acoplamento com falha é procurar detritos pretos sob a área de acoplamento da bomba centrífuga. Isso é do inserto de acoplamento que é colocado entre os flanges de acoplamento. Em um acoplamento desalinhado, as faces dos flanges esfregando entre si irão desgastar a pastilha ao longo do tempo, produzindo uma pilha de aparas.
O outro indicador chave de acoplamentos desalinhados é a vibração. Qualquer vibração acima do que é normalmente observado durante a operação regular da bomba deve ser investigada.
Como evitar falhas
O alinhamento do acoplamento deve ser verificado sempre que houver suspeita de problemas - devido às aparas ou vibrações acima mencionadas - bem como parte de um cronograma de manutenção de rotina. Sempre que forem feitos reparos na bomba, o alinhamento adequado deve ser verificado antes da partida e depois que a bomba estiver na temperatura de operação (chamado “alinhamento a quente”).
O alinhamento do acoplamento paralelo deve ser verificado primeiro colocando uma régua nos dois flanges do acoplamento e medindo o deslocamento máximo em vários pontos ao redor da periferia do acoplamento. Se o deslocamento máximo exceder o especificado pelo fabricante do acoplamento, o acoplamento deve ser realinhado.
Uma vez satisfeito com o alinhamento paralelo, o alinhamento angular do acoplamento deve ser verificado com um micrômetro ou paquímetro. Meça do lado de fora de um flange até o lado de fora do outro em intervalos ao redor da periferia do acoplamento. Se a diferença entre o máximo e o mínimo exceder a tolerância especificada pelo fabricante do acoplamento, o acoplamento deve ser realinhado. Se a correção for necessária, o alinhamento paralelo deve ser verificado novamente. Consulte a Imagem 2 para obter as técnicas de alinhamento de acoplamento adequadas.
3. Selos mecânicos: como eles falham
As falhas de vedação mecânica geralmente são muito fáceis de detectar - um gotejamento lento ou, às vezes, um fluxo constante de fluido de processo originado da glândula de vedação é uma oferta inoperante. As vedações são responsáveis pela maioria das falhas de equipamentos rotativos durante a vida útil do equipamento, mas raramente são a causa raiz da falha.
A seleção errada do material de vedação para o processo é um erro comum. A má seleção pode levar ao inchaço ou rachaduras dos anéis de vedação da vedação ou à corrosão da face da vedação. Embora a maioria das pessoas saiba escolher uma vedação com base no fluido do processo - por exemplo, uma vedação mais robusta é necessária para fluido corrosivo - muitas não levam em consideração as condições operacionais. Um fluido como a água normalmente seria considerado inerte. No entanto, adicione temperaturas extremas e pode haver flashes e danos na face da vedação.
Outra consideração de temperatura que pode afetar a vedação, mesmo que o material da vedação tenha sido selecionado corretamente, também tem a ver com as condições de operação. Levar uma bomba parada da temperatura ambiente até a operação imediata de uma temperatura extremamente alta ou fluido super-resfriado pode causar choque térmico na vedação e causar rachaduras.
Bombas que movem fluidos mais viscosos, como tinta, podem ver o acúmulo ao longo das faces e bordas da vedação. Com o tempo, isso pode obstruir a vedação e causar falhas. Consulte a Imagem 3 para obter um exemplo de vedação que falhou devido ao acúmulo de tinta.
Além desses problemas específicos de seleção e aplicação da vedação, a principal causa de falha da vedação é o funcionamento a seco da vedação, que pode causar choque térmico ou queimar os elastômeros da vedação. Qualquer número de problemas sistêmicos pode resultar em funcionamento a seco. Um baixo nível de fluido da fonte, bloqueios no lado de sucção da bomba ou funcionamento com descarga fechada (direção morta) podem causar picos de temperatura e levar à falha da vedação.
Como evitar falhas
O primeiro passo para evitar a falha do selo mecânico é selecionar o selo adequado tanto para o fluido do processo quanto para as condições de operação. Revise o aplicativo em detalhes com o engenheiro de vendas de aplicativos em vez de optar por seleção por tipo de fluido.
Se temperaturas extremas estiverem envolvidas, considere mudanças nos procedimentos de inicialização para evitar choque térmico na vedação. Introduza gradualmente o fluido do processo na bomba para trazer todos os componentes até a temperatura máxima mais lentamente. A adição de elementos externos de aquecimento ou resfriamento é outra solução possível.
Para aplicações propensas ao acúmulo de processo na vedação, um sistema de limpeza de vedação externa pode ser adicionado para evitar que essas partículas grudem na vedação. Se um sistema de lavagem externo estiver presente em uma bomba, ele deve ser mantido em boas condições de funcionamento e verificado se ocorrer acúmulo e falha na vedação.
Uma vez que o material de vedação adequado seja selecionado para a aplicação, o foco deve mudar para o lado de sucção do equipamento para evitar o funcionamento a seco. Se o fluido na fonte estiver regularmente baixo, um interruptor de controle de nível deve ser instalado para evitar níveis baixos de suprimento. Se for observado um fluxo de descarga ou queda de pressão, isso é uma indicação de que a entrada deve ser verificada quanto a bloqueios. Exceto por curtos períodos para testes de desempenho da bomba, uma bomba nunca deve ser operada com uma descarga fechada – os procedimentos de sinalização e vigilância podem evitar que isso aconteça.
Uma solução para solucionar problemas de vedação é adaptar o processo com uma bomba sem vedação. Esses projetos de coluna fechada verticalmente reduzem o vazamento através da bucha do acelerador, coletam qualquer vazamento incidental dentro da coluna da bomba e descarregam de volta para o tanque de sucção ou suprimento. As bombas verticais sem vedação são adequadas para uma ampla variedade de aplicações desafiadoras, mesmo aquelas com alto teor de sólidos ou com fluidos de alta temperatura. A adaptação de uma instalação de bomba horizontal com uma bomba vertical de coluna fechada geralmente pode ser realizada com mudanças mínimas de tubulação e a adição de suportes para configurações de montagem externa.
Documentação
A sabedoria convencional afirma que aqueles que não aprendem com a história estão condenados a repeti-la – isso é verdade quando se trata de manutenção e reparo de bombas. Documentar reparos pode ajudar a identificar bombas com problemas futuros e auxiliar no diagnóstico de falhas futuras da bomba. Este importante passo final é muitas vezes esquecido quando uma bomba está em funcionamento novamente.
Há vários elementos-chave a serem observados. Quanto mais detalhes forem documentados, mais fácil será identificar esses fatores discrepantes. Para começar, as notas de manutenção devem incluir quaisquer condições operacionais incomuns em torno do momento do problema de reparo (por exemplo, um período de desligamento por um feriado, temperaturas excepcionalmente altas, etc.). Anote a localização da bomba no processo e o motivo pelo qual a bomba foi identificada para reparo (parada, desempenho, vazamento, ruído, amperagem etc.).
As notas de reparo também devem incluir o diagnóstico e as etapas tomadas para reparar a bomba. Quando identificada como uma bomba com problema, ela pode ser sinalizada para uma inspeção mais detalhada dos procedimentos de instalação, tubulação, operação e reparo. Essa inspeção mais detalhada deve resultar na identificação da causa raiz das falhas.
O uso de dados históricos para eliminar problemas recorrentes prolongará a vida útil da bomba e evitará o tempo de inatividade do processo.
por Jim Clayton
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