Equipamentos Dinamicos - Parte 1

7/28/2019 Equipamentos Dinamicos - Parte 1

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Equipamentos Dinmicos

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CURSODEFORMAODEOPERADORESDEREFINARIAEQUIPAMENTOSDINMICOS


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CURITIBA2002

EQUIPAMENTOSDINMICOSMARIANOPACHOLOK

Equipe Petrobras

Petrobras / Abastecimento

UNs: Repar, Regap, Replan, Refap, RPBC, Recap, SIX, Revap


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Equipamentos DinmicosMdulo


Ficha Tcnica

UnicenP Centro Universitrio PositivoOriovisto Guimares

(Reitor)Jos Pio Martins

(Vice Reitor)Aldir Amadori

(Pr-Reitor Administrativo)Elisa Dalla-Bona

(Pr-Reitora Acadmica)Maria Helena da Silveira Maciel

(Pr-Reitora de Planejamento e AvaliaoInstitucional)

Luiz Hamilton Berton(Pr-Reitor de Ps-Graduao e Pesquisa)Fani Schiffer Dures

(Pr-Reitora de Extenso)Euclides Marchi

(Diretor do Ncleo de Cincias Humanas eSociais Aplicadas)

Helena Leomir de Souza Bartnik(Coordenadora do Curso de Pedagogia)

Marcos Jos Tozzi(Diretor do Ncleo de Cincias Exatas e

Tecnologias)Antonio Razera Neto

(Coordenador do Curso de Desenho Industrial)

Maurcio Dziedzic(Coordenador do Curso de Engenharia Civil)

Jlio Csar Nitsch(Coordenador do Curso de Eletrnica)

Marcos Roberto Rodacoscki(Coordenador do Curso de Engenharia

Mecnica)Carlos Alexandre Castro

(Coordenador do Curso de Jornalismo)Mariano Pacholok

(Autor)Marcos Cordiolli

(Coordenador Geral do Projeto)

Maria Zaclis Veiga(Coordenao de Fotografia)

Iran Gaio Junior(Coordenao Ilustrao, Fotografia e

Diagramao)Carina Brbara R. de Oliveira

(Coordenao de Elaborao dos MdulosInstrucionais)

Juliana Claciane dos Santos(Coordenao dos Planos de Aula)

Luana Priscila Wnsch

(Coordenao Kit Aula)Angela ZaninLeoni Nri de Oliveira Nantes

rica Vanessa Martins(Equipe Kit Aula)

Carina Brbara Ribas de Oliveira(Coordenao Administrativa)

Cludio Roberto PaitraMarline Meurer Paitra

(Diagramao)Marcelo Gamballi Schultz

(Ilustrao)Ana Paula Martins dos Santos(Fotos)

Cntia Mara Ribas Oliveira(Coordenao de Reviso Tcnica e Gramatical)

Contatos com a equipe do UnicenP:Centro Universitrio do Positivo UnicenP

Pr-Reitoria de ExtensoRua Prof. Pedro Viriato Parigot de Souza 5300

81280-320 Curitiba PRTel.: (41) 317 3093

Fax: (41) 317 3982Home Page: www.unicenp.bre-mail: [email protected]: [email protected]

Contatos com a Equipe da Repar:Refinaria Presidente Getlio Vargas Repar

Rodovia do Xisto (BR 476) Km1683700-970 Araucria Paran

Mario Newton Coelho Reis(Coordenador Geral)

Tel.: (41) 641 2846 Fax: (41) 643 2717e-mail: [email protected]

Uzias Alves(Coordenador Tcnico)

Tel.: (41) 641 2301e-mail: [email protected]

Dcio Luiz RogalTel.: (41) 641 2295

e-mail: [email protected] Aparecida Carvalho Stegg da Silva

Tel.: (41) 641 2433e-mail: [email protected]

Adair MartinsTel.: (41) 641 2433

e-mail: [email protected]


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Apresentao

com grande prazer que a equipe da Petrobras recebe voc.Para continuarmos buscando excelncia em resultados, dife-renciao em servios e competncia tecnolgica, precisamos devoc e de seu perfil empreendedor.

Este projeto foi realizado pela parceria estabelecida entre oCentro Universitrio Positivo (UnicenP) e a Petrobras, representadapela UN-Repar, buscando a construo dos materiais pedaggicosque auxiliaro os Cursos de Formao de Operadores de Refinaria.Estes materiais mdulos didticos, slides de apresentao, planos

de aula, gabaritos de atividades procuram integrar os saberes tc-nico-prticos dos operadores com as teorias; desta forma no po-dem ser tomados como algo pronto e definitivo, mas sim, como umprocesso contnuo e permanente de aprimoramento, caracterizadopela flexibilidade exigida pelo porte e diversidade das unidades daPetrobras.

Contamos, portanto, com a sua disposio para buscar outrasfontes, colocar questes aos instrutores e turma, enfim, aprofundarseu conhecimento, capacitando-se para sua nova profisso na

Petrobras.

Nome:

Cidade:

Estado:

Unidade:

Escreva uma frase para acompanh-lo durante todo o mdulo.


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Sumrio1 EQUIPAMENTOS DINMICOS .............................................7

1.1 Introduo ......................................................................... 7

1.2 Equipamentos Estticos e Dinmicos .............................. 7

2 BOMBAS INDUSTRIAIS ...................................................... 10

2.1 Caractersticas das bombas industriais ........................... 11

2.1.1 Turbobombas ou dinmicas................................ 11

2.1.2 Volumtricas ou de deslocamento positivo ........ 13

2.2 Bombas centrfugas ........................................................14

2.2.1 Composio ........................................................14

2.2.2 Princpio de funcionamento................................ 18

2.2.3 Principais problemas em bombas centrfugas .......20

2.2.4 Operao de bombas centrfugas ........................21

3 TURBINAS A VAPOR .......................................................... 23

3.1 Princpio de funcionamento............................................233.1.1 Percurso do vapor ............................................... 24

3.1.2 Composio ........................................................26

3.1.3 Conjunto rotativo ................................................26

3.1.4 Sistema de controle de velocidade e desarme .... 26

3.1.5 Regulador ............................................................ 27

3.1.6 Principais problemas em turbinas a vapor ......... 28

3.1.7 Operao de turbinas a vapor ............................. 28

4 COMPRESSORES .................................................................. 30

4.1 Tipos de compressores .................................................... 30

4.2 Compressores centrfugos ...............................................32

4.2.1 Caractersticas do compressor centrfugo........... 334.3 Compressor de fluxo axial ..............................................34

4.4 Compressores rotativos ...................................................34

4.4.1 Compressores alternativos ..................................34

4.4.2 Controle do compressor alternativo ....................34

5 LUBRIFICAO .................................................................. 36

5.1 Atrito ............................................................................ 36

5.2 Mancais ...........................................................................37

5.3 Lubrificantes .................................................................. 38

5.4 Rotina diria de lubrificao ..........................................38

5.5 Lubrificao de turbinas a vapor ....................................39

6 EJETORES................................... ...................................... ........ 40

6.1 Restrio no escoamento ................................................40

6.2 Ejetor ...............................................................................40

6.3 Usos do ejetor ................................................................. 41

7 LEITURA COMPLEMENTAR 1 CAVITAO ................. 42

7.1 Descrio do fenmeno de cavitao ............................. 42

7.2 Conceituao clssica de cavitao ................................42

7.3 Comparao entre cavitao e vaporizao ....................43

7.4 Inconvenientes da cavitao ...........................................43

7.4.1 Barulho e vibrao ..............................................43

7.4.2 Alterao das curvas caractersticas ...................43

7.4.3 Danificao do material ...................................... 46

7.5 Cavitao, eroso e corroso ..........................................47

7.6 Conceituao moderna de cavitao ..............................47

7.6.1 Presso crtica para o incio da cavitao ...........47

7.7 Anlise da cavitao em bombas.................................... 49

7.8 Equacionamento da cavitao em bombas..................... 49

7.9 Curva NPSHr x vazo ..................................................... 50

7.10 Clculo do NPSH disponvel ..........................................50

7.11 Critrios de avaliao das condies de cavitao ......... 50

7.11.1 Clculo da vazo mxima permissvel de uma

bomba em um sistema ........................................ 507.11.2 Altura mxima de suco ...................................51

7.12 Fatores que modificam o NPSH disponvel ...................51

7.12.1 Altura esttica de suco (Zs) ............................. 51

7.12.2 Altitude do local da instalao ...........................52

7.12.3 Temperatura de bombeamento............................ 52

7.12.4 Tipo de lquido bombeado ..................................52

7.12.5 Tipo de entrada, comprimento, dimetro e

acessrios da tubulao de suco.......... ............ 52

7.12.6 Vazo .................................................................. 52

7.12.7 Presso no reservatrio de suco (Ps) ............... 52

7.13 Fatores que modificam o NPSH requerido e

procedimentos para melhorar o desempenho

das bombas quanto cavitao ...................................... 52

7.13.1 Possibilidade de reduo da perda

na entrada da bomba (hfi) ................................... 52

7.13.2 Possibilidade de reduo das velocidades

absoluta e relativa no olho do impelidor

(V1) e (Vr1) ........................................................52

7.13.3 Uso do indutor .................................................... 537.13.4 Variao da rotao ............................................. 53

8 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ...........................................55

8.1 Variveis caractersticas em bombas centrfugas ...........55

8.1.1 Curva carga (H) x vazo (Q) ............................... 55

8.1.2 Curva inclinada (Rising) .................................... 55

8.1.3 Curva ascendente/descendente (Drooping) ........ 55

8.1.4 Curva altamente descendente (Steep) .................55

8.1.5 Curva plana (flat) ................................................55

8.2 Curvas de potncia absorvida x vazo ............................56

8.2.1 Potncia til cedida ao fluido (Potc) ..................56

8.2.2 Potncia absorvida pela bomba (Potabs) ............568.3 Curva rendimento total (h) x vazo (Q) .........................56

8.4 Formas de apresentao das curvas caractersticas ........ 57

8.5 Caractersticas do sistema...............................................57

8.5.1 Conceituao da altura manomtrica do sistema ... 58

8.5.2 Calculo de altura manomtrica de suco (hs) ...58

8.5.3 Clculo da altura manomtrica de descarga (hd) . 59

8.5.4 Clculo da altura manomtrica total (H) ............61

8.6 Determinao da curva do sistema .................................62

8.7 Determinao do ponto de trabalho................................62

EXERCCIOS.............................................................................. 63

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.......................................... 64


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Equipamentos

Dinmicos1.1 Introduo

Os equipamentos industriais constituem oque se conhece por hardware de uma plantaindustrial. Neste volume, sero estudados osequipamentos classificados como dinmicos,enfatizando bombas, turbinas a vapor e com-

pressores. Sero abordados tambm ejetores elubrificao. Os equipamentos dinmicos tmgrande importncia devido ao fato de realiza-rem movimentos mecnicos para cumpriremsua funo de transferncia de energia de umamodalidade para outra. Tornam-se crticos paraa continuidade operacional dos processos in-dustriais. H, portanto, a necessidade de se

Equipamentos Estticos Tanque.

1.2 Equipamentos Estticos e DinmicosOs equipamentos industriais so classifi-

cados, dentro de uma viso abrangente, emEstticos e Dinmicos.Os equipamentos estticos no possuem

movimento contnuo em seus componentes.Como exemplo, podem ser citados tanques,vasos, permutadores (trocadores de calor),vlvulas, linhas (tubulaes), geradores devapor (caldeiras) e outros.

compreender o princpio de funcionamento dosequipamentos como um todo e dos elementosconstituintes para sua adequada operao.

Equipamentos Estticos Vaso. Equipamentos Estticos Trocadorde calor.

Equipamentos Estticos Vlvula.Equipamentos Estticos Linhas.

Equipamentos Estticos Torre.Fonte: AUTOR


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Os equipamentos dinmicos possuem movimentos contnuos, rotativos e ou alternativos,nos seus componentes. Como exemplo, so citados motores eltricos, turbinas a vapor, bombas,compressores, redutores, sopradores, ventiladores e outros.

Equipamentos Dinmicos Ventilador.

Equipamentos Dinmicos Bomba.

Equipamentos Dinmicos Turbina a vapor.

Equipamentos Dinmicos Soprador.

Equipamentos Dinmicos Compressor.

Equipamentos Dinmicos Motor eltrico.

Equipamentos Dinmicos Redutor.

Fonte: AUTOR


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Os equipamentos dinmicos podem serclassificados em acionadores e acionados, mas,em ambos os casos, tm a funo de transfor-mar energia. Os principais equipamentos clas-sificados como acionadores so motores el-tricos e turbinas a vapor, que convertem sua

forma especfica de energia em energia mec-nica. Os principais equipamentos classificadoscomo acionados so bombas, compressores,redutores, sopradores e ventiladores, semprerecebendo energia mecnica. Em ambos oscasos, a ligao entre acionadores e acionadosser feita pelo acoplamento. Quando a rota-o do eixo do acionador no for adequada parao acionado, haver, entre eles, um redutor, parareduo, ou um multiplicador, para ampliao.Tambm, em substituio ao redutor, pode-se

variar a freqncia do sistema eltrico e seobter a adequao da rotao.

Nas plantas industriais, h necessidade dese estabelecer um referencial sobre os equi-pamentos dinmicos. Ento, para referenciaro lado do equipamento adotam-se as expres-ses lado do acoplamento (LA) e lado opos-to ao acoplamento (LOA). Para referenciaras laterais, usa-se direita e esquerda, olhando-se do acionador para o acionado. A necessida-

de de se utilizar as referncias LA ou LOApode ser demonstrada, por exemplo, caso oequipamento tenha dois selos e um esteja comvazamento. Nesse caso, a comunicao preci-sa de qual selo est com problema ser o seloLA ou LOA est com vazamento.

Nesse curso, sero estudados os equipa-mentos dinmicos com nfase em bombas,

turbinas a vapor e compressores, bem comolubrificao pelo fato de ser um item dealtssima importncia presente em quase to-dos os equipamentos dinmicos.

Referncia de lados em Equipamentos Dinmicos.

Anotaes

LOA LA LA LOA

Acoplamento

Fonte: AUTOR


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Bombas

IndustriaisAs bombas so mquinas cuja funo a

de transferir energia para um fluido. Este fluidodeve ser considerado no estado lquido componderao para a viscosidade. Quando a vis-cosidade for muito elevada, estado pastoso,no podero ser usadas bombas sem uma ri-gorosa anlise.

Relembrando o conceito de transformaode energia estudado em fsica:

acionamento por motor eltrico: Omotor recebe a energia eltrica do gerador,transforma em energia mecnica, atravs doacoplamento, transfere a energia mecnica paraa bomba, que, por sua vez, a transforma emenergia hidrulica manifestada como pressono fluido.

acionamento por turbina a vapor: Aturbina recebe a energia trmica do gerador devapor (caldeira) ou de outros sistemas, trans-forma em energia mecnica, atravs do aco-plamento, transfere a energia mecnica para abomba, que por sua vez, transforma em ener-gia hidrulica manifestada como presso nofluido.

A presso adquirida pelo fluido ser, ob-viamente, maior, aps passar pela bomba e serchamada de presso de descarga. Analogamen-te, antes da bomba, tem-se a presso de suc-

o. Desta forma, tem-se estabelecido o con-ceito de fluxo do fluido: para ter-se fluxo, des-locamento de um fluido, necessrio ter-sediferena de presso. Ento, pode-se entenderque o fluido ter energia para ser deslocado deum local para outro local, mais alto, mais dis-tante ou a combinao destes.

Em uma planta de processamento de pe-trleo ou de outros produtos, h a necessidadede injeo e de extrao de fluidos com dife-rentes valores de presso, vazo, temperatura,

impurezas slidas e demais caractersticas f-sico-qumicas. Para atender a estas diferentesnecessidades dos processos foram desenvol-vidos diversos tipos de bombas. Centrfuga

Classificao das bombas industriais

Tipos de bombas industriais

Fonte: AUTOR

BOMBAS

INDUSTRIAIS

VOLUMTRICAS

OU DESLOCAM.

POSITIVO

DINMICAS OU

TURBOBOMBAS

CENTRFUGAS

FLUXO MISTO

FLUXO AXIAL

PERIFRICAS OU

REGENERATIVAS

ALTERNATIVAS

ROTATIVAS

PISTO

MBOLO

DIAFRAGMA

ENGRENAGENS

LBULOS

PALHETAS

PARAFUSO

FUSO HELICOIDAL


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a) Bombas de fluxo axialNas bombas de fluxo axial, toda energia

fornecida ao fluido por foras puramente dearraste. A direo de sada do lquido para-lela ao eixo. Estas bombas so usadas quandonecessrias grandes vazes e pequenas pres-

ses. Alguns autores classificam este tipo debomba como centrfuga, porm no adequa-do, em funo de no corresponder ao princ-pio fsico de centrifugao.

Impelidor de fluxo axial

b) Bombas de fluxo mistoAs bombas de fluxo misto tm uma con-

figurao intermediria entre as bombas cen-trfugas puras e as bombas axiais. As bombascentrfugas mistas fornecem energia ao fluidotanto por ao da fora centrfuga quanto porarrastamento.

A direo do fluxo do fluido ocorre entre

90 e 180 da entrada.

c) Bombas perifricas ou regenerativasNas bombas perifricas ou regenerativas,

o fludo arrastado atravs de um impelidorcom palhetas em sua periferia, de tal formaque a energia fornecida convertida em ener-gia de presso pela reduo de velocidade na

carcaa.

Bomba perifrica.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

Bomba de fluxo misto.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.


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2.1.2 Volumtricas ou de deslocamento positivoNas bombas volumtricas ou de desloca-

mento positivo, o fluido obrigado a executarum movimento de deslocamento igual ao deum componente da bomba, como h resistn-cia a ser vencida, tem-se o aumento de pres-

so. Para receber ao de fora do componen-te da bomba, o fluido, inicialmente, enche es-paos com volume definido e expulso deste.Com essas bombas, possvel obter altas pres-ses de descarga e vazo constante. Sempre possvel controlar a vazo, porm, aps a aode controle, essa permanece constante.

a) Bombas alternativasAs bombas alternativas podem ser de pis-

to, de mbolo ou de diafragma.

Nas bombas alternativas de pisto, o com-ponente que produz o movimento do lquido um pisto, que se desloca com movimento al-ternativo, dentro de um cilindro. Seu funcio-namento dado por um curso de aspirao,atravs do qual o movimento do pisto tendea produzir vcuo. A presso do lquido no ladoda aspirao faz com que a vlvula de admis-so abra-se e o cilindro encha-se. Enquantoisto ocorre, a vlvula de descarga mantm-sefechada pela prpria diferena de presso e

pelo curso de recalque, onde o pisto fora olquido, de modo a empurr-lo para fora docilindro, atravs da vlvula de descarga.

PistoFonte: MATTOS & FALCO, 1992.

O princpio de funcionamento das bom-bas alternativas de mbolo igual ao das al-ternativas de pisto, apenas a forma do ele-mento de ao de fora sobre o fluido variacomo o mbolo sempre tem a rea de contatoreduzida o com fluido possvel obter pres-ses mais altas.

Bomba alternativa de mbolo.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

Nas bombas alternativas de diafragma, oelemento que fornece a energia para o lquido uma membrana acionada por uma haste commovimento alternativo, ou por cmara de leo.O princpio de funcionamento semelhante bomba alternativa de pisto.

Bomba alternativa de diafragma.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

b) Bombas rotativasAs bombas rotativas podem ser de engre-

nagens, de lbulos, de parafuso, de palhetas ede fuso helicoidal.

O funcionamento das bombas rotativas deengrenagens consiste em rotao de duas en-grenagens e arraste do fluido no espao entreos dentes e a carcaa. Uma das engrenagens

acionadora e outra acionada, tem-se ento umatransmisso de fora.

Bomba de engrenagens.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

As bombas rotativas de engrenagens e delbulos tm funcionamento idntico.

Bomba de Lbulos.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.


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As bombas rotativas de parafusos socompostas por dois parafusos com movimen-tos sincronizados atravs de um par de engre-nagens. O fluido percorre o espao vazio dosfiletes da rosca dos parafusos das extremi-dades (admisso) para o centro (descarga).Estas bombas tm boa aplicao no caso defluido muito viscoso.

Bomba de parafusoFonte: MATTOS & FALCO, 1992.

Em bombas rotativas de palhetas deslizan-tes, as cmaras volumtricas para o arraste dofluido so formadas por palhetas livres radial-mente, pressionadas por mola contra a carca-a. O eixo excntrico em relao car-caa, com isso, um dos lados faz vedaoe o outro permite volume.

Bomba de palhetas.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

2.2 Bombas centrfugasAs bombas centrfugas so mquinas cuja

funo transferir energia para um fluido e

promover, com isso, a transferncia de umamassa, fluido, de um local para outro.

As bombas centrfugas podem ser classi-ficadas pelo nmero de estgios e pela formaconstrutiva.

Quanto ao nmero de estgios, pode-se ter: Um estgio a energia transferida em

uma nica vez. Existir apenas um im-pelidor;

Dois ou mais estgios a energia transferida em etapas. Existiro tantos

impelidores quantos forem os estgiose, conseqentemente, presses interme-dirias entre a presso de suco e apresso de descarga. Em conjunto com este item, recomenda-se a leitura do item leia o itemPrincpio de funcionamento.

Quanto forma construtiva, pode-se ter: back pull out tipo de carcaa que

permite remover o conjunto rotativosem a remoo da carcaa;

bipartida quando se tm vrios est-gios, somente possvel remover o con-

junto rotativo partindo-se a carcaa aomeio; horizontal ou vertical posio do eixo.

2.2.1 ComposioUma bomba centrfuga composta pelas

seguintes partes:

carcaa,

conjunto rotativo,

mancais,

selagem, sistema de lubrificao,

acoplamento,

anis de desgaste.

a) CarcaaA carcaa o componente que faz a con-

teno do fluido, contribuindo, como reao,para que este receba a energia e ganhe presso.

Existem vrias formas geomtricas de car-caa e todas tm um projeto com vistas ao equi-lbrio de presso radialmente sobre o impeli-dor. As principais formas de carcaas parabombas centrfugas so: em voluta, com psdifusoras, em dupla voluta. Existem ainda car-

caas tipo concntrica e mista.

Componentes de uma bomba centrfuga tipo back pull out.Fonte: ZECHEL, 1995.

Carcaa

Conjuntorotativo

Sistema delubrificao

Regio doacoplamento

Mancais

Selagem

Anis dedesgaste


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Voluta

Ps difusoras

Dupla voluta

b) Conjunto rotativoO conjunto rotativo formado pelo eixo,

impelidor(es), porcas de fixao, cubo do aco-plamento, luva(s) do eixo e anis salpicadoresde leo.

O impelidor o componente de maiorimportncia em uma bomba centrfuga, por-que atravs dele que ocorre a converso deenergia mecnica para energia hidrulica. Umimpelidor possui aletas ou ps em forma deespiral, sustentadas por uma ou duas pare-

Tipos de carcaas

Aberto

Semi-aberto

Fechado

A luva do eixo tem a funo de proteg-locontra desgastes na regio de selagem. Umaselagem por gaxetas tem atrito direto sobre aluva promovendo desgaste. No caso de selomecnico, poder ocorrer desgaste porfretting (contato + vibrao). Quando a luvafica danificada por desgaste, substituda, pre-servando-se assim, o eixo, que mais caro.

des. A figura a seguir, demostra tambm queum impelidor pode ser aberto, semi-aberto oufechado.

c) Anis de desgaste

Um anel de desgaste um inserto de custo baixo, cuja finalidade evitar que a carcaa e oimpelidor sofram desgaste na regio de restrio. A regio de restrio tem a funo de minimizaro retorno do fluido da descarga para a suco. Como o impelidor gira e a carcaa fixa, deveexistir uma folga entre os dois para que no haja roamento.

Anis de desgaste.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.




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Selo mecnico simples.

Em um selo duplo, caso ocorra falha, ofluido bombeado no vaza diretamente paraatmosfera e sim para uma cmara onde h umoutro fluido pressurizado, chamado fluido debarreira. Esta cmara possui instrumentos dealarme que avisam sobre o vazamento. Impor-tante: h bombas em que o impelidor fica nomeio do eixo e este fura a carcaa dos doislados, logo fundamental a vedao de am-bos os lados e portanto, duas selagens so ne-cessrias. Isto no deve ser confundido comselo duplo que serve para uma selagem, po-rm com duas interfaces de vedao.

Selo mecnico simples.

Selo mecnico duplo.

Sistema auxiliares para injeo de selagem.Fonte: adaptado pelo autor a partir de Flowserve, Products &Services. USA, 1999. Catlogo FSD101.

A interface de vedao uma regio deatrito formada pela sede rotativa, mvel, e pelasede estacionria, fixa. Nessa regio de atrito,h grande gerao de calor que retirado pelainjeo de lquido de selagem ou refrigerao,conhecida como flushing. O lquido de se-lagem, normalmente, o prprio fluido bom-beado que retirado de um ponto da carcaaonde a presso j de descarga. Na regio dacmara de selagem, a presso levemente su-perior presso de suco, com isso, injetan-do-se o lquido de selagem presso de des-carga, tem-se fluxo passando pelo selo e reti-rando o calor gerado pelo atrito. Quando o l-quido de selagem sujo, necessrio filtr-lo,quando se encontra muito quente, necess-rio resfri-lo e quando apresenta muitos sli-dos em suspenso (sujeira) necessrio limp-

lo ou uso de um ciclone.

Veja o item Lubrificao.

A injeo de lquido de lavagem (quench)tem a funo de arrastar e diluir emisses fu-gitivas, evitando incndio. Tambm pode aju-dar na refrigerao.

f) Sistema de lubrificaoToda bomba necessita de lubrificao em

seus mancais. Geralmente, o lubrificante leo, porm pode tambm ser graxa. Um sis-tema de lubrificao varia em funo da for-ma como o lubrificante suprido ao ponto derolamento ou deslizamento dos mancais.

g) AcoplamentoA funo de um acoplamento a ligao

entre equipamentos acionadores e acionados,conforme citado no item anterior.

Os acoplamentos podem ser classificados,inicialmente, em dois grupos: rgidos e flexveis.

Fonte: adaptado pelo autor de Flowserve, Products & Services.USA, 1999. Catlogo FSD101.

Fonte: adaptado pelo autor de Flowserve, Products & Services.USA, 1999. Catlogo FSD101.

Retorno

Filtro

Trocadorde calor

Ciclone

Eixo

Sobreposta

Injeo delquido delavagem(Quench)

Luva do eixo

Interface devedao

Injeo delquido lavagem/refrigerao(Flushing)

Injeo de fluido de barreira

Interfaces de vedao

Injeo de lquido derefrigerao (Flushing)

Injeo de lquido delavagem (Quench)

Anel de vedao

Interface de vedao

Sobreposta

Luva do eixo

Eixo

Molas Sede rotativa(carvo) Sedeestacionria


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O acoplamento por correias, normalmen-te, tratado como transmisso mecnica e nocomo acoplamento.

Acoplamento

flexvel deelastmero.

Acoplamento flexvelde lminas.

Acoplamento flexvel de engrenagem.

Acoplamento flexvel de grade.

Um acoplamento rgido promove uma li-gao entre os eixos do equipamento aciona-dor e acionado de forma que se pode conside-rar um nico eixo. possvel, portanto, dis-pensar parcialmente os mancais no equipamen-to acionado. Como no existe qualquer movi-mento relativo entre as partes desse acopla-mento, no necessrio lubrific-lo ou subs-tituir elementos por desgaste ou quebra.

Um acoplamento flexvel promove umaligao entre os eixos do equipamento acio-nador e acionado de forma que ambos os eixoscontinuam com liberdade de movimento,exceto para liberdade de movimento relativoangular, ou seja, tm o movimento de rotaoamarrado. Isto implica na necessidade demancais radiais e axiais tanto no equipamentoacionado quanto no acionador. Devido a um

inevitvel desalinhamento entre os eixos, ocor-re movimento relativo entre as partes desse aco-plamento e, com isso, necessrio lubrific-loou substituir elementos por desgaste ou quebra.

Os acoplamentos flexveis so os maisusados em equipamentos dinmicos e podemser classificados como:

Lubrificados Grade Engrenagem

No lubrificados Lminas Elastmero

Pinos (pouco usado) Magntico (pouco usado) Correias

2.2.2 Princpio de funcionamentoPara o entendimento do funcionamento de

uma bomba centrfuga temos que retornar disciplina de fsica e rever movimento circu-

lar e, principalmente, fora centrpeta. Relacio-nando essa idia ao fluido em uma bomba cen-trfuga teremos o entendimento ao observar afigura a seguir.

Fonte: Catlogo Powerflex.


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Ao centrfuga que ocorre em uma bomba.Fonte: Desconhecida

Antes de mostrarmos o princpio de fun-cionamento das bombas centrfugas vamosexaminar as partes fundamentais neste funcio-namento, que so:

O impelidor, que consta essencialmente depalheta ou ps que impulsionam o lquido e acarcaa, que envolve o impelidor, contm olquido, servindo de invlucro global.

Para o funcionamento, necessrio que acarcaa esteja completamente cheia de lqui-do, e portanto, que o impelidor esteja mergu-lhado no lquido.

O funcionamento da bomba centrfuga ba-seia-se praticamente na criao de uma zona de

baixa presso e de uma zona de alta presso.A criao da zona de baixa presso decor-

re do fato de que o lquido, recebendo atravsdas ps o movimento de rotao do impelidor,fica sujeito fora centrfuga que faz com queas partculas do lquido se desloquem em di-reo periferia do impelidor. Este desloca-mento acarreta a criao de um vazio (baixapresso) na regio, vazio este que ser preen-chido por igual quantidade de lquido prove-niente da fonte, estabelecendo-se assim a pri-

meira condio para o funcionamento que um fluxo contnuo (regime permanente).A criao da zona de alta presso na peri-

feria, alta presso que a responsvel pelapossibilidade de transporte do fluido e atendi-mento das condies finais do processo, deve-seao fato de que o lquido que parte para a peri-feria, sob a ao centrfuga, vai encontrar umaumento progressivo na rea de escoamento,que causar queda de velocidade e aumentode presso (teorema de Bernouilli). Est, as-

sim, criada a alta presso na periferia, neces-sria para que a bomba cumpra a sua funo.Analisando o que dissermos, poderamos

afirmar que, resumidamente, o que ocorre o

Corte de bomba mostrando a linha de fluxo de lquido.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

impelidor fornecendo energia ao fluido, sendoem seguida, parte de energia cintica transfor-mada em energia de presso devido ao aumen-to progressivo da rea da carcaa na regio dedifuso, aps o lquido atravessar a voluta. Narealidade, um certo aumento de presso ocorre

durante a passagem do fluido desde a entradaat a sada do canal formado pelas ps do im-pelidor, visto que este canal divergente. En-tretanto, boa parte do ganho de presso nor-malmente obtida aps a sada do impelidor,quando o fludo orientado atravs de uma re-gio de rea crescente (regio difusora).

A correlao entre a quantidade de ener-gia transferida no impelidor, que implica mu-dana da presso esttica do fluido passandoatravs do impelidor e a energia total transfe-

rida pelo impelidor, recebe a denominao degrau de reao.O aumento progressivo da rea na carca-

a, pode ser obtido de duas formas: utilizando a carcaa em voluta com re-

gio difusora. utilizando a carcaa com ps difusoras.

Carcaa em voluta.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.


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Carcaa em difusor.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

No primeiro caso, seria interessante notarque a voluta no tem por finalidade direta au-

mentar a presso, mas acomodar a corrente l-quida. Na realidade, tendo em vista as quanti-dades crescentes de lquido a serem acomoda-das no sentido do fluxo, atravs da voluta, operfil em voluta projetado objetivando umequilbrio de presses na direo radial.

Assim sendo, o aumento de presso , emverdade, obtido na parte difusora da carcaa,aps o lquido ter passado pela voluta (pontoA). Este tipo de carcaa normalmente utili-

zado em bombas que possuem um nico im-pelidor, comumente chamadas de bombas desimples estgio.

No segundo caso, o canal divergente pro-piciado por ps difusoras fixadas carcaa.Neste caso, a simetria do fluxo na direo ra-dial estabelece, do ponto de vista prtico, odesejado equilbrio de presso radial. Este ar-ranjo tem aplicao usual para bombas quepossuem vrios impelidores em srie, comu-mente chamadas de bombas de mltiplos es-

tgios.

2.2.3 Principais problemas em bombas

centrfugasUma bomba centrfuga poder apresentar

problemas em seu funcionamento. Esses pro-blemas podero ocorrer em funo da condi-

o operacional imposta bomba ou em fun-o de falha mecnica. importante associaro contedo deste item ao de Cavitao. Umacondio operacional inadequada poder re-sultar em falhas mecnicas. Os principais pro-blemas que constituem falhas mecnicas epodero tornar uma bomba indisponvel a umprocesso so: vazamentos, vibrao, rudo,aquecimento excessivo e perda de eficincia.

Em uma bomba centrfuga, pode-se tervazamentos do produto (fluido bombeado), de

lubrificante e de gua de refrigerao. O pro-duto poder vazar, tanto para a atmosfera quan-to para sistemas de conteno, atravs do sis-tema de selagem, das juntas dos flanges, da

junta da caixa de selagem, de trincas na carca-a ou pela vlvula do dreno.

Um vazamento atravs do sistema de se-lagem ocorrer principalmente pelos seguin-tes motivos:

vazamento em gaxetas: todo engaxetamento vaza!

falta de aperto nas gaxetas; falta de injeo de lquido de selagem; desgastes excessivos na luva, na bucha

de restrio e na caixa. vazamento em selos mecnicos:

falta de injeo de lquido de selagem; presena de impurezas no sistema; falha de material; solidificao de produto nas molas.

Um vazamento atravs das juntas dosflanges, da junta da caixa de selagem, de trin-cas na carcaa ou pela vlvula do dreno ocor-

rer por:

Bomba de mltiplos estgios.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

Detalhe das ps difusoras em bombas de mltiplos estgios.Fonte: MATTOS & FALCO, 1992.

importante rever o item selagem. O lubrificante poder vazar atravsdo dreno do lubrificante, da vedao dos mancais ou de trincas na caixade mancais. A gua de refrigerao poder vazar atravs das conexese trincas.

Observao: ver leitura complementar 1 e 2.


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falta de aperto nas juntas; grandes variaes de temperatura; trincas; vlvula de dreno dando passagem.Um vazamento de lubrificante ocorrer em

funo dos seguintes motivos: vazamento de leo:

dreno mal fechado; nvel acima do normal; retentor ou labirinto danificado; respiro obstrudo; corrente de ar passando pela caixa.

vazamento de graxa: quantidade acima do normal; retentor ou labirinto danificado; especificao inadequada.

Em uma bomba centrfuga, pode ocorrervibrao excessiva devido :

condio operacional inadequada: cavitao; carga excessiva; carga muito baixa.

falha mecnica: desbalanceamento; desalinhamento; folgas inadequadas; outros.

Pode-se ter rudo excessivo principalmen-te em uma bomba centrfuga pelos seguintes

motivos: danificao dos mancais; roamento; cavitao.Pode ocorrer aquecimento excessivo em

uma bomba centrfuga em funo dos seguin-tes motivos:

falta de lubrificante nos mancais; excesso de lubrificante nos mancais; falha no sistema de refrigerao; recirculao excessiva;

bloqueio da descarga pela vlvula dedescarga ou pela check valve.A perda de eficincia em uma bomba cen-

trfuga pode ocorrer principalmente devido: recirculao interna devido a desgas-

te dos anis de desgaste; ao vazamento excessivo; outros.

2.2.4 Operao de bombas centrfugasA operao de uma bomba centrfuga

compe-se das fases de partida, acompanha-

mento e parada.A partida pode ser manual ou automtica.Para partida manual, necessrio observar osseguintes passos:

No caso de partida automtica, tem-seapenas o passo partir, de forma remota. Po-rm, necessrio colocar a bomba em condi-o de partida automtica e observar os seguin-tes passos:

fechar dreno da bomba; garantir lubrificao adequada; garantir circulao da gua de refrige-

rao; garantir injeo de lquido de selagem; abrir vlvula de descarga; abrir vlvula de suco.O acompanhamento pode ser atravs da

observao e interveno do operador, do usode instrumentos portteis de monitoramentoda condio e de instrumentos residentes demonitoramento e proteo. O uso de cada umdesses mtodos ou a mesclagem deles fun-o da importncia do equipamento e da pol-tica da empresa. A observao do operador

fechar dreno da bomba; garantir lubrificao adequada; garantir circulao da gua de refrige-

rao; garantir injeo de lquido de selagem; fechar vlvula de descarga; abrir vlvula de suco; partir; abrir vlvula de descarga.

Componentes do sistema de uma bomba centrfuga.Fonte: AUTOR


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dever ocorrer mais de uma vez por dia e, emcaso de anormalidades, necessria interven-o para evitar que uma condio operacionalinadequada torne-se uma falha mecnica ouesta se agrave a ponto de danificar severamenteo equipamento e ou cause um acidente. Parafacilitar a observao da condio dos equi-pamentos, recomendvel que sejam usadosinstrumentos portteis de monitoramento dacondio como medidores de vibrao, medi-dores de temperatura, avaliadores de rudo edetectores de vazamentos. Os instrumentosresidentes de monitoramento e proteo tmum sensor instalado em cada equipamento epossuem cabos transmitindo o sinal at a esta-o de controle. Este sinal constitui-se em si-nal de entrada e processado pelo softwarede controle que gera uma sada indicativa, de

alarme ou promove a parada do equipamentocomo medida de proteo.

A parada pode ser manual ou automtica.Para parada manual, necessrio observar ospassos da partida na seqncia inversa. Paraparada automtica, necessrio apenas pararpelo software de comando remoto.

muito importante observar que, na op-o automtico, as vvulas sempre ficaroabertas, a menos que se tenham acionadorescom comando remoto, e, com isso, caso haja

falha na vlvula de reteno, o conjuntorotativo vai girar ao contrrio, devido ao flu-xo no sentido inverso. Isto se ocorrer e perma-necer por muito tempo, tm-se conseqnciasgraves como a possibilidade de soltar o impe-lidor do eixo e a possibilidade de danos no sis-tema eltrico e mancais, pois o motor vai fun-cionar como um gerador numa rotao incertae descontrolada.

Instrumento porttil de medio de vibrao.

Fonte: AUTOR

Anotaes

Equipamentos Dinamicos - Parte 1

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