Como operar uma bomba autoescorvante: etapas de inicialização, tempo de escorvamento e correções de falhas

Como uma bomba autoescorvante realmente remove o ar da linha de sucção

Uma bomba autoescorvante sem vedação da série WFB que levanta água a 4 metros de um reservatório normalmente atinge o fluxo total em 45 a 90 segundos. Se a pressão de descarga ainda estiver estável após três minutos, pare o motor. Uma bomba que continua perseguindo um vazamento de ar irá aquecer, desgastar suas peças rotativas e ainda assim não fornecer nada, e a causa está no lado da sucção na grande maioria dos casos.

A razão pela qual o lado de sucção domina é simples. Uma bomba autoescorvante não é uma bomba de vácuo. Não possui nenhum dispositivo de tratamento de ar separado montado ao lado. Ele utiliza o líquido já dentro de seu próprio invólucro para arrastar o ar para fora do tubo de sucção em passagens repetidas. Qualquer coisa que permita a entrada de ar ou que reduza o volume de líquido disponível para essas passagens retarda o processo ou o interrompe completamente.

Dentro da carcaça há uma câmara de escorva superdimensionada que circunda e fica acima do impulsor. Antes da primeira partida, essa câmara deve ser preenchida com líquido através do tampão de escorva até atingir o nível marcado ou transbordar. Esse líquido armazenado é a única ferramenta que a bomba possui para movimentar o ar.

Quando o motor dá partida, o impulsor joga para fora o líquido armazenado. A pressão no olho do impulsor cai abaixo da pressão atmosférica, de modo que o ar da linha de sucção é aspirado e misturado com o líquido. A mistura é empurrada para dentro da câmara de separação no lado da descarga, onde diminui a velocidade, o ar se separa e escapa pela conexão de descarga e o líquido volta ao olhal do impulsor para ser lançado novamente. Cada passagem remove parte da coluna de ar na linha de sucção. Quando a linha está cheia de líquido, a escorva está completa e a pressão de descarga sobe até o ponto de funcionamento.

Esse ciclo explica três coisas que os operadores muitas vezes erram. O tempo de escorvamento é proporcional ao volume de ar que deve ser removido, razão pela qual uma linha de sucção longa ou superdimensionada demora mais do que uma linha direta curta. Um pequeno vazamento de ar que nunca apareceria em um teste de pressão pode adicionar um minuto ou mais, porque a bomba continua reabastecendo o mesmo tubo. E o nível do líquido no invólucro é tão importante quanto qualquer peça mecânica, porque um invólucro meio cheio tem menos passagens disponíveis por minuto.

Um design sem vedação elimina uma das maiores fontes de problemas. Em WFB e bombas autoescorvantes não vedadas semelhantes, o eixo não passa através da parede da carcaça em uma vedação rotativa, portanto não há face de vedação mecânica para marcar, nenhuma gaxeta para gotejar e nenhuma cavidade de vedação para sangrar o ar. Em bombas que utilizam selo mecânico, o selo é um item de desgaste normal e se torna um caminho de ar quando as faces ficam desgastadas.

A diferença aparece no comissionamento. O bomba autoescorvante automática não selada A família foi construída para tarefas onde a linha de sucção é longa, a bomba fica acima da superfície do líquido e ninguém está disponível para recarregar a carcaça a cada turno.

O desempenho de preparação é mensurável e vale a pena anotar os números no registro de comissionamento. A tabela abaixo fornece faixas realistas para água limpa a 20 graus Celsius com a carcaça carregada até o nível marcado e a linha de sucção um tamanho maior que a entrada da bomba.

Verificações pré-inicialização que decidem se a bomba é escorvada

A maioria das falhas de escorva são criadas antes de o motor ser ligado. Seis verificações levam cerca de dez minutos e removem a maioria delas.

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Duas dessas verificações merecem lugar permanente na rotina do operador: nível do revestimento e estanqueidade da linha de sucção. Entre eles, eles respondem pela maior parte das ligações que começam com uma bomba que não levanta água.

A sequência inicial, passo a passo

O procedimento abaixo é adequado para uma bomba autoescorvante horizontal em um reservatório úmido com válvula de pé, que cobre a maioria das tarefas de drenagem, transferência e águas residuais. As instalações verticais e de eixo longo seguem a mesma lógica com as válvulas dispostas de forma diferente.

1. Confirme se a bomba está carregada até o nível marcado. Se a caixa tiver sido drenada desde a última operação, encha-a novamente através do tampão de escorva.
2. Abra totalmente a válvula de sucção e deixe-a aberta. Estrangular o lado de sucção de uma bomba autoescorvante provoca cavitação e retarda o ciclo de remoção de ar.
3. Ajuste a válvula de descarga de um quarto a um terço aberta. O ar sai do invólucro mais facilmente contra uma contrapressão baixa.
4. Verifique se a linha de descarga já não está cheia de líquido sob pressão de outra fonte. Uma descarga pressurizada pode empurrar a água de volta para o revestimento e inundar a câmara de escorva.
5. Ligue o motor e observe o amperímetro em vez do tubo. Durante o tratamento do ar, a corrente fica quase sem carga; conforme o líquido chega, ele sobe em direção ao ponto de serviço.
6. Ouça a mudança na nota. Uma mistura ar-líquido produz um som áspero e crescente, e torna-se constante e silenciosa à medida que o último ar sai.
7. Observe o manômetro de descarga. Ele deve começar a subir dentro da janela de preparação esperada na tabela acima.
8. Se não houver aumento de pressão dentro de três a cinco minutos, pare o motor e investigue. O funcionamento contínuo sem fluxo de líquido aquece a carcaça e danifica as vedações, rolamentos e anéis de desgaste.
9. Uma vez estabelecido o fluxo, abra a válvula de descarga lentamente até o ponto de funcionamento. Ajuste o fluxo com a válvula de descarga, nunca com a válvula de sucção.
10. Registre o vácuo de sucção, a pressão de descarga e a corrente do motor no ponto de operação. Compare-os com a curva publicada para o modelo da bomba.
11. Verifique a área de vedação e a sobreposta. Um selo mecânico não deve mostrar nenhum fluxo visível e uma gaxeta compactada deve pingar lenta e continuamente, em vez de secar.
12. Após trinta minutos de funcionamento estável, verifique a temperatura do alojamento do rolamento manualmente ou com um termômetro de contato e ouça se há novas vibrações ou ruídos.

Qual é a aparência normal nos medidores

Os registros de comissionamento só serão úteis se o operador souber quais leituras indicam uma operação saudável. Em uma bomba que eleva 4 m de água limpa em seu ponto de projeto, o seguinte padrão é típico.

• Medidor de vácuo de sucção: leitura constante entre 0,02 e 0,05 MPa, sem flutuação rápida. Um medidor que oscila fortemente sugere que a bomba está puxando jatos de ar.
• Manômetro de descarga: estável na pressão de projeto ou próximo a ela, com uma ligeira queda à medida que o fluxo aumenta através da válvula de descarga aberta.
• Amperímetro: igual ou inferior à corrente de carga total da placa de identificação, estável após a conclusão da preparação. Uma leitura que sobe lentamente durante uma corrida geralmente significa que o líquido está esquentando ou que a descarga está acelerada demais.
• Fluxo: dentro de mais ou menos dez por cento do valor do projeto quando medido no ponto de operação.
• Som e vibração: uniformes, sem estalos que indicam cavitação ou batidas rítmicas que indicam problemas de rolamento ou alinhamento.
• Área de vedação: seca em selo mecânico ou gotejamento controlado em gaxeta vedada.

O desvio desse padrão é o primeiro aviso que uma bomba autoescorvante emite. O aumento do vácuo com a queda da pressão de descarga aponta para um filtro bloqueado ou uma válvula de sucção parcialmente fechada. A queda do vácuo com pressão de descarga inalterada geralmente significa que o nível da fonte de sucção caiu e a bomba está começando a aspirar ar. A corrente crescente com fluxo inalterado aponta para arrasto mecânico ou viscosidade do líquido mais alta do que a bomba foi selecionada.

Por que o tempo de preparação varia após o comissionamento

Uma bomba que foi escorvada em 60 anosegundos durante o comissionamento e que agora leva quatro minutos não mudou seu design. Algo no sistema mudou. O gráfico abaixo mostra a contribuição relativa das causas usuais, medidas em um elevador de 4 m com volume de sucção de 22 litros.

A classificação é consistente em todas as instalações e é a razão pela qual a linha de sucção é verificada antes do impulsor. Um vazamento em uma junta não custa nada para consertar e causa mais atraso do que um impulsor desgastado. Porém, o desgaste interno é importante e altera a forma da curva em vez do ponto de partida: uma bomba com a folga do anel de desgaste aberta perde a velocidade de escorva e a altura manométrica máxima.

Os fatores que afetam o tempo de escorvamento da água com mais detalhes, incluindo a temperatura e a geometria do tubo, são abordados nesta nota sobre fatores que afetam o tempo de preparação , que vale a pena ler junto com um registro de comissionamento.

Tabela de falhas: sintoma, causa provável, ação corretiva

O diagnóstico de campo funciona melhor quando o sintoma corresponde à causa mais provável antes de qualquer peça ser desmontada. A tabela abaixo cobre as falhas relatadas com mais frequência em instalações autoescorvantes.

Envelope Operacional: Funcionamento a Seco, Sólidos, Temperatura e Viscosidade

A capacidade de escorvamento automático e a tolerância ao funcionamento a seco são duas propriedades diferentes e confundi-las é caro. Uma bomba que funciona por conta própria ainda precisa de líquido dentro da carcaça para resfriar e lubrificar as peças rotativas. Dez a sessenta segundos de funcionamento apenas com ar durante um ciclo de escorva normal são inofensivos. Dez minutos disso não são.

Onde o processo não pode garantir líquido na sucção, duas opções funcionam de forma confiável. O primeiro é um controle de nível de líquido que para o motor antes que o reservatório esvazie, usando interruptores flutuantes ou eletrodos conectados ao starter. O segundo é um projeto que tolera operação a seco intermitente, que é uma das razões pelas quais a construção WFB sem vedação é comum em serviços de drenagem e efluentes: sem vedação rotativa voltada para a pontuação, o modo de falha sob breve funcionamento a seco é muito menos severo.

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O manuseio de sólidos é uma questão de seleção separada. As bombas autoescorvantes para serviço de lixo passam esferas de aproximadamente 25 mm a 76 mm dependendo do modelo e tipo de impulsor, e o filtro na linha de sucção deve ser grosso o suficiente para não cegar os mesmos sólidos. Em tarefas com lama, o material do impulsor e a folga entre o impulsor e a placa de desgaste determinam mais a vida útil do que o tamanho da bomba.

• Viscosidade: bombas centrífugas autoescorvantes funcionam melhor abaixo de aproximadamente 100 cSt. Acima disso, o fluxo e a altura manométrica diminuem rapidamente e uma bomba de deslocamento positivo geralmente é a melhor resposta.
• Temperatura: os invólucros padrão são adequados para líquidos até cerca de 80 graus Celsius. Acima disso, especifique rolamentos para altas temperaturas, juntas adequadas e uma vedação compatível com o fluido, e espere que o tempo de escorva aumente à medida que a pressão do vapor aumenta.
• Submersão de sucção: mantenha pelo menos um diâmetro e meio de tubo de líquido acima da entrada de sucção para evitar a formação de vórtices e puxar o ar para baixo.
• Altura de sucção líquida positiva: mantenha sempre uma margem de pelo menos 0,5 m acima do valor requerido e mais em líquidos quentes.
• Ciclo de trabalho: o funcionamento contínuo é normal. Os ciclos freqüentes de partida-parada sobrecarregam o motor e a vedação, portanto, dimensione um tanque de controle que proporcione pelo menos quatro partidas por hora, no máximo.

Desligar, Espera e Reiniciar

Pare uma bomba autoescorvante sempre da mesma maneira, porque um desligamento inconsistente é o que transforma uma reinicialização curta em um ciclo de escorvamento completo.

1. Feche a válvula de descarga lentamente para reduzir o fluxo sem criar um pico de pressão na linha.
2. Pare o motor e deixe a bomba parar. Não reinicie dentro de trinta segundos; o líquido no invólucro precisa assentar.
3. Deixe a válvula de sucção aberta se a bomba for reiniciada em breve, para que a carcaça e a linha de sucção permaneçam inundadas.
4. Para uma espera prolongada, isole a descarga com uma válvula de retenção, mantenha a carcaça carregada e gire o eixo manualmente a cada duas semanas se a bomba estiver inativa e o líquido tender a assentar.
5. Drene a carcaça, a caixa de vedação e qualquer camisa de resfriamento antes do tempo frio. O líquido preso que se expande dentro de um invólucro pode quebrá-lo.
6. No trabalho com águas residuais, lave a carcaça após o desligamento se o líquido tiver tendência a depositar sólidos e limpe o filtro ao mesmo tempo.

Reiniciar após um longo período de inatividade merece uma rotina própria. Gire o eixo manualmente para confirmar se nada está preso, verifique se a carcaça ainda está carregada, confirme se a válvula de descarga está na posição de escorva e então trate a partida como uma primeira partida. Se a bomba estiver inativa há meses, espere um tempo de escorva mais longo na primeira operação e observe o amperímetro com mais atenção do que o normal.

Intervaloos de manutenção que mantêm a preparação confiável

As bombas autoescorvantes raramente falham repentinamente. Eles perdem desempenho em pequenos incrementos, e os incrementos são visíveis nas verificações de rotina.

Duas medições valem mais do que qualquer inspeção visual. A folga do anel de desgaste, medida com calibradores de folga através da abertura de sucção, informa se a bomba ainda pode criar o vácuo necessário para escorvar rapidamente. A tendência de vibração do rolamento informa se um problema mecânico está se desenvolvendo semanas antes de se tornar uma avaria. Ambos são rápidos de aceitar e pertencem a um registro escrito.

Especificando uma bomba autoescorvante para condições reais de serviço

A folha de especificações é onde a maioria dos problemas operacionais são evitados ou criados. Uma bomba selecionada apenas com base no fluxo e na altura manométrica irá escorvar mal e se desgastar rapidamente se a condição de sucção e as propriedades do fluido forem deixadas em branco.

• Fluxo e altura manométrica total no ponto de serviço, não no ponto máximo da curva.
• Altura de sucção real da superfície do líquido até a linha central da bomba, além do comprimento e diâmetro da linha de sucção.
• Dados do fluido: gravidade específica, viscosidade, temperatura, pH, tamanho e concentração de sólidos e se o líquido tende a formar espuma.
• Material de construção: ferro fundido para água neutra, aço inoxidável ou ligas para aplicações químicas e carregadas de sal, materiais endurecidos para lama abrasiva.
• Método de vedação: vedação mecânica com descarga correta ou construção sem vedação para tarefas onde a entrada de ar ou o risco de funcionamento a seco são altos.
• Dados do motor: potência com margem de serviço, tensão, classificação de invólucro e classe de isolamento adequadas, com construção à prova de explosão onde o ambiente assim o exigir.
• Controle e proteção: controle de flutuação ou nível de eletrodo, proteção contra funcionamento a seco e inversor de frequência se o serviço variar ao longo do dia.

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A questão energética também faz parte da especificação. Uma bomba autoescorvante funcionando bem à direita de seu ponto de melhor eficiência consome mais energia para o mesmo fluxo e carrega mais os rolamentos. Ajustar o impulsor ou alterar a velocidade com um acionamento geralmente recupera a diferença dentro de um ano, especialmente em tarefas de resfriamento, transferência e drenagem que funcionam continuamente.

Como os testes de fábrica removem surpresas iniciais antes da entrega

O comportamento de preparação é mensurável em uma bancada de testes, e as bombas cujo desempenho é testado antes do envio chegam ao local com muito menos problemas de comissionamento. Uma plataforma abrangente de testes de bombas pode verificar as características de vazão, altura manométrica, potência e escorva em uma ampla variedade de tamanhos, em vez de depender de uma única verificação pontual.

Do lado da produção, isso significa capacidade de teste que abrange diâmetros de bomba de aproximadamente 32 mm a 1.200 mm, potência de motor de 1,1 kW a 1.200 kW e tensões de alimentação de 380 V a 10 kV. Uma plataforma com essa linha permite que a mesma família de bombas seja verificada em pequenas unidades de transferência e grandes máquinas de drenagem ou de processo sem enviar o pedido do cliente a terceiros.

A capacidade de produção é importante pela mesma razão. Duas bases de fabricação com uma área combinada de aproximadamente 60.000 metros quadrados, seis oficinas de produção, duas oficinas de montagem e uma oficina de testes dedicada, equipadas com mais de 160 conjuntos de equipamentos de usinagem, permitem que o trabalho de revestimento e impulsor, a montagem e a verificação de desempenho fiquem sob o mesmo teto. O trabalho de projeto realizado com equipes universitárias de pesquisa em tecnologia de fluidos retroalimenta a geometria do impulsor, que é a parte que determina a velocidade e a eficiência de escorva.

Para o comprador, o valor prático é simples. Solicite o registro do teste junto com a entrega: vazão no ponto de serviço, altura manométrica, potência absorvida e tempo de escorva medido na bancada. Esses quatro números informam se a bomba em sua fundação se comportará da maneira prometida pelo cálculo de seleção.

Perguntas frequentes

Uma bomba autoescorvante pode funcionar a seco?

Apenas brevemente. A bomba precisa de líquido na carcaça para criar o vácuo que puxa o ar da linha de sucção e para afastar o calor da vedação e dos rolamentos. Pequenos períodos de secagem de dez a sessenta segundos durante um ciclo normal de escorva fazem parte do projeto. O funcionamento a seco durante minutos seguidos danificará as vedações, os anéis de desgaste e os rolamentos; portanto, instale proteção de nível ou contra funcionamento a seco onde o fornecimento de líquido não for confiável.

Quanto tempo deve durar a preparação?

Para águas claras a 20 graus Celsius com um invólucro carregado corretamente, espere 25 a 45 segundos a 2 m de elevação, 45 a 90 segundos a 4 m e 90 a 150 segundos a 6 m. Linhas de sucção mais longas e elevações mais altas ampliam esses números. Qualquer coisa além de aproximadamente o dobro do tempo esperado indica entrada de ar, filtro bloqueado ou carga insuficiente do revestimento.

A bomba precisa de uma válvula de pé?

Se a bomba estiver acima da superfície do líquido, uma válvula de pé mantém a linha de sucção e a carcaça inundadas entre as paradas, de modo que a próxima partida será curta. Sem ele, a linha é drenada e cada partida se torna um ciclo de escorvamento completo. A válvula de pé deve assentar corretamente; uma sede desgastada transforma uma linha fechada em uma linha com vazamento e a bomba se comporta como se não tivesse válvula de pé.

Por que a bomba continua perdendo escorva depois de funcionar normalmente por horas?

Duas causas cobrem a maioria dos casos. Um vórtice formado na entrada de sucção puxa o ar para baixo da superfície quando o nível do reservatório cai, e uma junta que se mantém sob condições estáticas pode abrir ligeiramente sob vácuo. Aumente a submersão ou instale uma placa defletora e, em seguida, verifique as juntas de sucção enquanto a bomba estiver funcionando.

Posso controlar o fluxo com a válvula de sucção?

Não. O estrangulamento do lado de sucção reduz a pressão no olhal do impulsor e empurra a bomba em direção à cavitação, que se manifesta como ruído, vibração e desgaste rápido do impulsor e da carcaça. Controle o fluxo com a válvula de descarga, com inversor de frequência ou ajustando o impulsor na fase de seleção.

Qual é a diferença entre uma bomba autoescorvante sem vedação e uma bomba autoescorvante com selo mecânico?

Uma bomba de selo mecânico possui uma vedação rotativa onde o eixo passa pela carcaça; funciona bem quando o líquido está limpo, a vedação é lavada adequadamente e o funcionamento a seco é evitado. Um design sem vedação remove totalmente essa penetração, o que elimina a vedação como caminho de ar e reduz a sensibilidade a curtos períodos de seca. A construção sem vedação é comum onde a bomba sai de um reservatório e dá partida automaticamente.

Quão alto uma bomba autoescorvante pode elevar a água?

Em teoria, a pressão atmosférica suporta cerca de 10,3 m de água ao nível do mar. Na prática, as perdas por atrito, a pressão de vapor do líquido e a altura de sucção positiva líquida necessária reduzem isso para cerca de 6 a 7 m para água limpa e fria, e menos para líquidos quentes ou voláteis. A maioria dos modelos industriais de escorvamento automático são classificados entre 4 e 6 m, e permanecer dentro dessa faixa mantém o escorvamento rápido e confiável.