Como superar o desafio do funcionamento a seco

Oct 04, 2023

O funcionamento a seco ocorre quando uma bomba opera sem líquido adequado. Isso leva a um aumento na pressão, fluxo ou superaquecimento que provocará uma falha na bomba. Como resultado, os elementos de bombeamento ficam presos no eixo. Este artigo explica como o problema pode ser evitado.

A cavitação da bomba e as falhas relacionadas ao funcionamento a seco custam às empresas milhões de dólares anualmente, incluindo custos de substituição de equipamentos danificados e perda de vendas devido ao baixo desempenho. Com uma economia melhorando e um aumento previsto na produção de combustível, as vendas de bombas de manuseio de fluidos devem aumentar 5,5% ao ano, para US$ 84 bilhões em 2018.

Dada essa proliferação, o padrão histórico sugere que os custos associados a reparos ou substituições também aumentarão dramaticamente.

Quando ocorre a cavitação, bolhas de vapor se formam e se expandem no líquido de bombeamento no lado de sucção da bomba antes de atingir o lado de descarga de alta pressão da bomba e colapsar violentamente perto da superfície do elemento de bombeamento. Isso desencadeia ondas de choque dentro da bomba que causam danos significativos ao elemento de bombeamento.

Se não for tratada, a cavitação destruirá o elemento de bombeamento e outros componentes ao longo do tempo, reduzindo drasticamente a vida útil da bomba. A cavitação também pode causar vibração excessiva levando à falha prematura do selo e do rolamento, além de criar um aumento imediato no consumo de energia e diminuição no fluxo e na saída de pressão.

Enquanto a cavitação é uma causa comum de degradação e falha da bomba relacionada à física envolvida na operação de bombeamento, o funcionamento a seco, por outro lado, geralmente está relacionado à forma como as bombas são ativamente operadas pelos usuários finais. A própria cavitação também pode ser tão difundida que cria uma situação de funcionamento a seco dentro da bomba devido à formação excessiva de vapor. As bombas geralmente dependem do próprio fluido de bombeamento para lubrificar as superfícies de rolamento do elemento de bombeamento. Se uma bomba for operada sem esse fluido, a lubrificação baixa ou inexistente nessas superfícies de mancal causará geração excessiva de calor, aumento do desgaste e potencialmente até mesmo falha da bomba se o elemento de bombeamento emperrar ou quebrar. A vida útil de uma bomba submetida a funcionamento a seco será significativamente reduzida ou, no pior dos casos, encerrada prematuramente.

A causa mais imediata do funcionamento a seco é geralmente erro humano. As empresas contam com os operadores para monitorar as bombas, mas ocorrem problemas nos casos em que os operadores deixam as bombas funcionando involuntariamente por um período de tempo após a conclusão da operação de bombeamento. Por exemplo, após a conclusão do descarregamento, um motorista de caminhão de transferência pode deixar uma bomba funcionando sem supervisão, sem saber que a bomba ainda está funcionando. Essa operação contínua após a transferência de todo o fluido de bombeamento criará uma condição de funcionamento a seco dentro da bomba, levando a danos por falta de lubrificação. Tal situação também pode ocorrer durante a escorva da bomba, onde o sistema de tubulação e a carcaça da bomba ainda não foram preenchidos com fluido e a bomba funciona a seco até que o período de escorva termine.

Em resposta, muitas empresas instalaram dispositivos de proteção e controle de vários modelos que param a bomba imediatamente após a conclusão da operação de bombeamento, evitando a ocorrência de funcionamento a seco. Os engenheiros também gastam tempo e esforço significativos para garantir que as bombas sejam configuradas adequadamente para escorva, aumentando o custo e a complexidade do encanamento. Esse nível de proteção tem um custo significativo. Apesar dos melhores esforços de um operador, eventos prejudiciais ainda podem ocorrer devido a sistemas de monitoramento com defeito, uso inadequado de equipamentos de controle ou eventos imprevisíveis. Os proprietários de bombas desejam especificamente uma tecnologia para evitar os resultados prejudiciais do funcionamento a seco, de modo que não dependam dos operadores como sua única linha de defesa. Além da proteção contra funcionamento a seco, os engenheiros que especificam bombas e o pessoal de manutenção estão sempre em busca de uma solução para evitar o sempre presente problema de cavitação nas aplicações de bombas mais exigentes, com o esperado resultado de custos de manutenção reduzidos e maior rendimento.