PROGRAMA DE ATUALIZAÇÃO
PARA MECÂNICOS DE
EQUIPAMENTOS DE PROCESSO
PROGRAMA DE ATUALIZAÇÃO
PARA MECÂNICOS DE
EQUIPAMENTOS ...
PETROBRAS ABASTECIMENTO
ALAN KARDEC PINTO
GERENTE EXECUTIVO DE ABASTECIMENTO – REFINO
RONALDO URURAHY HEYDER BORBA
GERENTE...
Rio de Janeiro 2006
Manutenção e Reparo de Bombas
© 2006 Getúlio V. Drummond
Todos os direitos reservados
PROGRAMA DE ATUALIZAÇÃO
PARA MECÂNIC...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 55
SumárioSumário
Lista de figuras 7
Lista de ta...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas66
Bombas 67
Recebimento da bomba 71
Preservação ...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 77
Lista de figurasLista de figuras
FIGURA 1 – E...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas88
FIGURA 28 – Energia cedida pela bomba 60
FIGUR...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 99
FIGURA 58A – Bomba operando sem e com vaporiz...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas1010
FIGURA 89 – Curvas AMT x vazão para diversas...
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Manutenção e Reparo de Bombas 1111
FIGURA 123 – Carta de seleção de tamanhos 2...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas1212
FIGURA 149 – Bomba alternativa simplex, de d...
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Manutenção e Reparo de Bombas 1313
Lista de tabelasLista de tabelas
TABELA 1 –...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas1414
TABELA 27 – Rendimento e fator de potência d...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 1515
OO
ApresentaçãoApresentação
funcionamento a...
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Manutenção e Reparo de Bombas 1717
ÉÉimpossível imaginar uma refinaria de petr...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas1818
Deseja-se que a manutenção contribua para ma...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 1919
s líquidos, assim como os gases e os sólido...
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Manutenção e Reparo de Bombas2020
Pense e
Anote
Pense e
Anote
TABELA 1
m
1
0,0...
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Manutenção e Reparo de Bombas 2121
PenseeAnotePenseeAnote
m
TABELA 2
1kg
1g
1 ...
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Manutenção e Reparo de Bombas2222
Pense e
Anote
Pense e
Anote
T
K = 273 + o
C ...
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Manutenção e Reparo de Bombas 2323
Pense eAnotePense eAnote
A
ÁREAS DE FIGURAS...
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Manutenção e Reparo de Bombas2424
Pense eAnotePense eAnote
PROBLEMA 6
1ft2
= 0...
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Manutenção e Reparo de Bombas 2525
PenseeAnotePenseeAnote
PROBLEMA 8
V =
4
3
x...
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Manutenção e Reparo de Bombas2626
Pense e
Anote
Pense e
Anote
FIGURA 4
As unid...
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Manutenção e Reparo de Bombas 2727
PenseeAnotePenseeAnote
w
FIGURA 5
N
A
w = 2...
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Manutenção e Reparo de Bombas2828
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Q
D
V = velocida...
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Manutenção e Reparo de Bombas 2929
Pense eAnotePense eAnote
As unidades de vaz...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas3030
Pense eAnote
PROBLEMA 13
W =
␲␲␲␲␲ N
30
rd
s...
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Manutenção e Reparo de Bombas 3131
PenseeAnotePenseeAnote
w =
␲␲␲␲␲ N
30
=
␲␲␲...
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Manutenção e Reparo de Bombas3232
P =
m x g
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=
m x 9,81
9,81
= m
w =
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Manutenção e Reparo de Bombas 3333
TABELA 8
1kgf
1ton f
1N
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1lbf
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1
1...
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Manutenção e Reparo de Bombas3434
Pense e
Anote
Pense e
Anote
TABELA 9
1kgf.m
...
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Manutenção e Reparo de Bombas 3535
Pense eAnotePense eAnote
1kgf.m
1N.m
1lbf.f...
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Manutenção e Reparo de Bombas3636
␳␳
Pense eAnotePense eAnote 1W
1kW
1hp
1cv
W...
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Manutenção e Reparo de Bombas 3737
FIGURA 11
PenseeAnote
PROBLEMA 18
2
2
2
Vol...
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Manutenção e Reparo de Bombas3838
Pense e
Anote
Pense e
Anote 1g/cm3
1kg/m3
1l...
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Manutenção e Reparo de Bombas 3939
PenseeAnotePenseeAnote
TABELA 13
Água
Aço-c...
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Manutenção e Reparo de Bombas4040
Pense e
Anote
Pense e
Anote
d =
massa especí...
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Manutenção e Reparo de Bombas 4141
Pense eAnotePense eAnote
Saca-pino →→→→→ P ...
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Manutenção e Reparo de Bombas4242
Pense eAnotePense eAnote
PROBLEMA 21PROBLEMA...
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Manutenção e Reparo de Bombas 4343
PenseeAnotePenseeAnote
FIGURA 15
Peso =
1,0...
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Manutenção e Reparo de Bombas4444
Pense e
Anote
Pense e
Anote
P1abs
= P1man
+ ...
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Manutenção e Reparo de Bombas 4545
PenseeAnotePenseeAnote
Pressão psia = Press...
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Manutenção e Reparo de Bombas4646
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Peso = Vol x pes...
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Manutenção e Reparo de Bombas 4747
Pense eAnotePense eAnote
PROBLEMA 22
␥ (águ...
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Manutenção e Reparo de Bombas4848
Pense eAnotePense eAnote
1kgf/cm2
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1psi
...
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Manutenção e Reparo de Bombas 4949
PenseeAnotePenseeAnote
100psig = 7,031kgf/c...
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Manutenção e Reparo de Bombas5050
Pense e
Anote
Pense e
Anote
PROBLEMA 27
FIGU...
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Manutenção e Reparo de Bombas 5151
Como podemos notar, para cada líquido, em f...
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Manutenção e Reparo de Bombas5252
Pense e
Anote
Pense e
Anote
FIGURA 22
ÁguaÓl...
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Manutenção e Reparo de Bombas 5353
Pense eAnotePense eAnote
␷ =
␮
␳
1cSt = 0,0...
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Manutenção e Reparo de Bombas5454
Pense eAnotePense eAnote
PROBLEMA 28
␯ (cSt)...
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Manutenção e Reparo de Bombas 5555
PenseeAnotePenseeAnote
FIGURA 24
Líquido Cu...
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Manutenção e Reparo de Bombas5656
Pense e
Anote
Pense e
Anote
PROBLEMA 29
␩
␩ ...
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Manutenção e Reparo de Bombas 5757
PenseeAnotePenseeAnote
PROBLEMA 30
1
Vazão ...
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Manutenção e Reparo de Bombas5858
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Área interna do ...
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Manutenção e Reparo de Bombas 5959
Pense eAnotePense eAnote
FIGURA 27
E1
=
P1
...
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas6060
Pense eAnotePense eAnote
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Manutenção e Reparo de Bombas 6161
PenseeAnotePenseeAnote
TABELA 18
½”
¾”
1"
2...
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Manutenção e Reparo de Bombas6262
Pense e
Anote
Pense e
Anote
TABELA 19
⌮ ␨ Ze...
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Manutenção e Reparo de Bombas 6363
PenseeAnotePenseeAnote
ResumoResumo
ÁREA DE...
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Manutenção e Reparo de Bombas6464
Pense e
Anote
Pense e
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ResumoResumo
t
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P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Manutenção e Reparo de Bombas 6565
Pense eAnotePense eAnote
ResumoResumo
Veloc...
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Manutenção e Reparo de Bombas 6767
ombas são máquinas destinadas à transferênc...
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Manutenção e Reparo de Bombas6868
Pense e
Anote
Pense e
Anote
motores de combu...
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Manutenção e Reparo de Bombas 6969
Com o intuito de aumentar a flexibilidade o...
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Manutenção e Reparo de Bombas 7171
o chegar ao almoxarifado, vinda do fabrican...
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Manutenção e Reparo de Bombas7272
Pense e
Anote
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Anote
• Dados dos test...
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Manutenção e Reparo de Bombas 7373
té a partida efetiva, ou seja, durante o pe...
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Manutenção e Reparo de Bombas7474
Pense e
Anote
Pense e
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nem o acoplament...
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Manutenção e Reparo de Bombas 7575
PenseeAnotePenseeAnote
Instalação e
teste d...
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Manutenção e Reparo de Bombas7676
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Antigamente, o g...
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
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Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
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Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
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Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
Apostila petrobras-bombas-110419075822-phpapp01
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  1. 1. PROGRAMA DE ATUALIZAÇÃO PARA MECÂNICOS DE EQUIPAMENTOS DE PROCESSO PROGRAMA DE ATUALIZAÇÃO PARA MECÂNICOS DE EQUIPAMENTOS DE PROCESSO Manutenção e Reparo de Bombas Manutenção e Reparo de Bombas
  2. 2. PETROBRAS ABASTECIMENTO ALAN KARDEC PINTO GERENTE EXECUTIVO DE ABASTECIMENTO – REFINO RONALDO URURAHY HEYDER BORBA GERENTE GERAL DE EQUIPAMENTOS E SERVIÇOS DO ABASTECIMENTO MANOEL MARQUES SIMÕES GERENTE DE TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS ROGÉRIO DA SILVA CAMPOS CONSULTOR SÊNIOR – TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS DINÂMICOS IVANILDO DE ALMEIDA SILVA GERENTE DE RECURSOS HUMANOS DO ABASTECIMENTO
  3. 3. Rio de Janeiro 2006
  4. 4. Manutenção e Reparo de Bombas © 2006 Getúlio V. Drummond Todos os direitos reservados PROGRAMA DE ATUALIZAÇÃO PARA MECÂNICOS DE EQUIPAMENTOS DE PROCESSOS Alinhamento de Máquinas Compressores Mancais e Rolamentos Manutenção e Reparo de Bombas Purgadores Redutores Industriais Selagem de Bombas Turbinas a Vapor Válvulas Industriais PETROBRAS Diretoria de Abastecimento PETROBRAS Petróleo Brasileiro S. A. Avenida Chile, 65 – 20º andar 20035-900 – Rio de Janeiro – RJ Tel.: (21) 3224-6013 http://www.petrobras.com.br A publicação desta série é uma edição da PETROBRAS
  5. 5. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 55 SumárioSumário Lista de figuras 7 Lista de tabelas 13 Apresentação 15 Introdução 17 Unidades e suas conversões, propriedades dos líquidos e tabelas 19 Comprimento – l 19 Massa – m 21 Tempo – t 21 Temperatura – T 22 Área – A 23 Volume – V 24 Velocidade linear – v 25 Velocidade angular – w 27 Vazão volumétrica – Q 28 Aceleração – a 29 Força – F 31 Trabalho ou energia – T 33 Torque – Tq 34 Potência – Pot 35 Massa específica – ␳ 36 Peso específico – ␥ 38 Densidade 40 Pressão 40 Viscosidade – ␮ ou ␷ 51 Pressão de vapor 54 Rendimento – ␩ 56 Equação da continuidade 57 Teorema de Bernouille 58 Tabela de tubos 61 Letras gregas 62 Prefixos 62 PenseeAnotePenseeAnote
  6. 6. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas66 Bombas 67 Recebimento da bomba 71 Preservação 73 Instalação e teste de partida 75 Classificação de bombas 83 Bomba dinâmica ou turbobomba 85 Princípio de funcionamento da bomba centrífuga 91 Aplicações típicas 95 Partes componentes e suas funções 96 Impelidores 100 Carcaças 104 Altura manométrica total (AMT), carga ou head 107 Cavitação, NPSH disponível e NPSH requerido 117 Recirculação interna 135 Entrada de gases 142 Curva do sistema e ponto de trabalho da bomba 144 Curvas características de bombas centrífugas 152 Curvas características para bombas de fluxos misto e axial 161 Influência do diâmetro do impelidor no desempenho da bomba centrífuga 162 Influência da rotação N da bomba no desempenho da bomba centrífuga 165 Forças radiais e axiais no impelidor 170 Bombas operando em paralelo 177 Bombas operando em série 184 Correção para líquidos viscosos 187 Lubrificação 191 Acoplamento 206 Seleção de bombas 210 Análise de problemas de bombas centrífugas 213 Dados práticos 235 Bombas de deslocamento positivo ou volumétricas 257 Bombas alternativas 259 Bombas rotativas 263 Bombas centrífugas especiais 273 Bomba auto-escorvante 274 Bomba submersa 274 Bomba tipo “vortex” 274 Referências bibliográficas 275 Pense e Anote Pense e Anote
  7. 7. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 77 Lista de figurasLista de figuras FIGURA 1 – Escala de temperaturas Celsius e Fahrenheit 22 FIGURA 2 – Áreas de figuras geométricas 23 FIGURA 3 – Volume dos sólidos 24 FIGURA 4 – Velocidade de deslocamento de um líquido 26 FIGURA 5 – Velocidade angular 27 FIGURA 6 – Vazão numa tubulação 28 FIGURA 7 – Aceleração centrífuga 30 FIGURA 8 – Força centrífuga 32 FIGURA 9 – Trabalho realizado 33 FIGURA 10 – Torque 34 FIGURA 11 – Massa específica do cubo 37 FIGURA 12 – Peso específico 38 FIGURA 13 – Penetração do prego 41 FIGURA 14 – Macaco hidráulico 41 FIGURA 15 – Pressão atmosférica 43 FIGURA 16 – Pressão absoluta e pressão relativa (manométrica) 44 FIGURA 17 – Pressão exercida por uma coluna de líquido 45 FIGURA 18 – Vasos com formatos e áreas de base diferentes e com pressão igual na base 46 FIGURA 19 – Coluna de Hg 47 FIGURA 20 – Tubo em U 48 FIGURA 21 – Coluna máxima de água com vácuo 50 FIGURA 22 – Diferenças de viscosidades 52 FIGURA 23 – Pressão de vapor 54 FIGURA 24 – Curva da pressão de vapor 55 FIGURA 25 – Pressão de vapor em função da temperatura 55 FIGURA 26 – Escoamento de um líquido numa tubulação 57 FIGURA 27 – Teorema de Bernouille 59 PenseeAnotePenseeAnote
  8. 8. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas88 FIGURA 28 – Energia cedida pela bomba 60 FIGURA 29 – Grauteamento de uma base de bomba 75 FIGURA 30 – Chumbador e luva 76 FIGURA 31 – Nivelamento transversal da base na área do motor e longitudinal da bomba 77 FIGURA 32 – Chanfro de 45º na base de concreto e no graute 78 FIGURA 33 – Turbobomba com os três tipos de fluxo 86 FIGURA 34 – Bomba regenerativa e seu impelidor 86 FIGURA 35 – Tipos de bombas centrífugas segundo a norma API 610 87 FIGURA 36 – Disco girando com gotas de líquido 91 FIGURA 37 – Esquema de funcionamento de uma bomba centrífuga 91 FIGURA 38 – Variação de pressão e velocidade 92 FIGURA 39 – Variação da pressão e da velocidade no interior da bomba 93 FIGURA 40 – Difusor 94 FIGURA 41 – Corte de uma bomba centrífuga tipo em balanço – KSB 96 FIGURA 42 – Partes do impelidor 100 FIGURA 43 – Classificação do impelidor quanto ao projeto – Velocidade específica 101 FIGURA 44 – Classificação dos impelidores quanto à inclinação das pás 103 FIGURA 45 – Classificação dos impelidores quanto ao tipo de construção 103 FIGURA 46 – Classificação dos impelidores quanto à sucção 104 FIGURA 47 – Tipos de carcaças 105 FIGURA 48 – Bomba com carcaça partida axialmente (BB1) e verticalmente (tipo barril – BB5) 106 FIGURA 49 – Bombas com carcaças partidas verticalmente (BB2) – Com indutor de NPSH e de multissegmentos (BB4) 106 FIGURA 50 – Curva característica de AMT x vazão 108 FIGURA 51 – Levantamento da AMT 109 FIGURA 52 – AMT igual a H, desprezando perdas 113 FIGURA 53 – AMT de 80m fornecida pela bomba para a vazão de 90m3 /h 114 FIGURA 54 – Perda de AMT devido ao desgaste interno da bomba 115 FIGURA 55 – Curva de pressão de vapor d´água 118 FIGURA 56 – Curva de NPSH requerido pela bomba 119 FIGURA 57 – Cálculo do NPSH disponível 121 FIGURA 58 – Curva de NPSH disponibilizado pelo sistema 122 Pense e Anote Pense e Anote
  9. 9. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 99 FIGURA 58A – Bomba operando sem e com vaporização 123 FIGURA 59 – Cavitação – NPSH disponível e NPSH requerido para uma dada vazão 125 FIGURA 60 – Curva de AMT x vazão de uma bomba cavitando 128 FIGURA 61 – Determinação do NPSH requerido 129 FIGURA 62 – Vazão máxima em função do NPSH 130 FIGURA 63 – Implosão das bolhas de vapor com arrancamento do material 131 FIGURA 64 – Impelidores com desgaste devido à cavitação 133 FIGURA 65 – Teste de recirculação interna realizado numa bancada de teste 135 FIGURA 66 – Recirculação interna na sucção 137 FIGURA 67 – Variação da pressão de sucção e da descarga com recirculação 138 FIGURA 68 – Vazão mínima do API 610 em função da vibração 139 FIGURA 69 – Região de danos no impelidor 140 FIGURA 69A – Determinação da vazão mínima de recirculação 141 FIGURA 70 – Entrada de ar e formação de vórtices por baixa submergência 143 FIGURA 71 – Curva do sistema 144 FIGURA 72 – Ponto de trabalho 145 FIGURA 73 – Recirculação da descarga para a sucção 146 FIGURA 74 – Variação do ponto de trabalho por válvula de controle 147 FIGURA 75 – Variação da curva da bomba com o diâmetro do impelidor ou com a rotação 148 FIGURA 76 – Modificação do ponto de trabalho por meio de orifício restrição no flange de descarga 149 FIGURA 77 – Variação de vazão ligando e desligando bombas 150 FIGURA 78 – Controle de capacidade por cavitação 151 FIGURA 79 – Curva típica de AMT x vazão de uma bomba centrífuga 153 FIGURA 80 – Curva de rendimento de uma bomba centrífuga 154 FIGURA 81 – Curva de potência de uma bomba centrífuga 155 FIGURA 82 – Curva característica de NPSH requerido x vazão 158 FIGURA 83 – Cálculo de NPSH disponível 159 FIGURA 84 – Curvas características por tipo de bomba 161 FIGURA 85 – Variação do NPSH requerido em função do diâmetro do impelidor 163 FIGURA 86 – Novo ponto de trabalho com mudança de diâmetro 165 FIGURA 87 – Pontos homólogos obtidos com a mudança de rotação 167 FIGURA 88 – Curva de AMT x vazão 167 Pense eAnotePense eAnote
  10. 10. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas1010 FIGURA 89 – Curvas AMT x vazão para diversas rotações 169 FIGURA 90 – Esforço radial com voluta simples 170 FIGURA 91 – Esforço radial com dupla voluta 171 FIGURA 92 – Força axial no impelidor sem anel de desgaste 171 FIGURA 93 – Esforço axial em um impelidor de simples sucção em balanço 172 FIGURA 94 – Impelidor com pás traseiras 173 FIGURA 95 – Impelidores em oposição cancelando o esforço axial 174 FIGURA 96 – Equilíbrio axial com tambor de balanceamento 174 FIGURA 97 – Balanceamento axial por meio de disco 175 FIGURA 98 – Disco e tambor de balanceamento 176 FIGURA 99 – Esquema de bombas em paralelo 178 FIGURA 100 – Curva de operação em paralelo 178 FIGURA 101 – Variação da vazão com diferentes curvas do sistema 179 FIGURA 102 – Duas bombas com curvas diferentes operando em paralelo 180 FIGURA 103 – Curva de AMT ascendente/descendente e curvas planas 182 FIGURA 104 – Curva da bomba com orifício de restrição 183 FIGURA 105 – Esquema de bombas em série 184 FIGURA 106 – Bombas iguais operando em série 184 FIGURA 107 – Bombas com curvas diferentes em série 185 FIGURA 108 – Aumento de vazão com operação em série 186 FIGURA 109 – Influência da viscosidade nas curvas das bombas 187 FIGURA 110 – Carta de correção de viscosidade 191 FIGURA 111 – Filme lubrificante separando duas superfícies 192 FIGURA 112 – Posição do eixo no mancal de deslizamento 193 FIGURA 113A – Lubrificação por nível normal e com anel pescador 196 FIGURA 113B – Lubrificação com anel salpicador 196 FIGURA 114 – Sistema de geração e de distribuição de névoa 198 FIGURA 115 – Névoa pura para bombas API antigas e novas 198 FIGURA 116 – Tipos de reclassificadores 199 FIGURA 117 – Utilização do reclassificador direcional 200 FIGURA 118 – Névoa de purga 200 FIGURA 119 – Bombas canned e de acoplamento magnético 201 FIGURA 120 – Vida relativa dos rolamentos versus teor de água no óleo 204 FIGURA 121 – Vida do óleo em função da temperatura de trabalho 204 FIGURA 122 – Tipos de acoplamentos 206 Pense eAnotePense eAnote
  11. 11. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 1111 FIGURA 123 – Carta de seleção de tamanhos 211 FIGURA 124 – Curvas da bomba 40-315 212 FIGURA 125 – Diagrama para determinação de problemas de vazão ou de baixa pressão de descarga em bombas centrífugas 215 FIGURA 126 – Pressão de vapor e NPSH 218 FIGURA 127 – Medida da tensão dos flanges 224 FIGURA 128 – Válvula de fluxo mínimo 228 FIGURA 129 – Folga mínima externa do impelidor com a voluta e com o difusor 228 FIGURA 130 – Rolamento de contato angular 230 FIGURA 131 – Concentricidades, excentricidades e perpendicularidades do acionador vertical 238 FIGURA 132 – Concentricidade e perpendicularidade da caixa de selagem 239 FIGURA 133 – Excentricidade e folgas máximas usadas na RPBC para bombas OH 240 FIGURA 134 – Região do encosto dos rolamentos no eixo 241 FIGURA 135 – Balanceamento em 1 ou 2 planos 242 FIGURA 136 – Parafuso quebra-junta 244 FIGURA 137 – Corte do diâmetro do impelidor 247 FIGURA 138 – Aumento de AMT por meio da redução da espessura da pá 248 FIGURA 139 – Ganho de AMT e de NPSH 249 FIGURA 140 – Ganho de vazão e de rendimento 249 FIGURA 141 – Anel pescador de óleo 250 FIGURA 142 – Métodos de aquecimento do rolamento 252 FIGURA 143 – Tipos de montagem de rolamentos de contato angulares aos pares e com as designações usadas 252 FIGURA 144 – Folga do mancal de deslizamento 253 FIGURA 145 – Posição da redução excêntrica e das curvas na tubulação de sucção 254 FIGURA 146 – Posição errada de válvula na sucção para impelidor de dupla sucção 255 FIGURA 147 – Posição da válvula de alívio externamente à bomba e antes de qualquer bloqueio 258 FIGURA 148 – Bomba alternativa de pistão, de simples efeito, acionada por sistema de biela/manivela 259 PenseeAnotePenseeAnote
  12. 12. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas1212 FIGURA 149 – Bomba alternativa simplex, de duplo efeito, acionada a vapor 260 FIGURA 150 – Válvulas corrediças de distribuição de vapor 260 FIGURA 151 – Bombas de diafragma acionadas por pistão e por outro diafragma 262 FIGURA 152 – Vazão ao longo do tempo da bomba alternativa 263 FIGURA 153 – Vazão x ⌬P para bombas rotativas 264 FIGURA 154 – Bomba de engrenagens externas e internas 264 FIGURA 155 – Bomba de 3 fusos e de simples sucção 266 FIGURA 156 – Bomba de 2 fusos e de dupla sucção 266 FIGURA 157 – Bombas de palhetas 267 FIGURA 158 – Bomba de cavidades progressivas 268 FIGURA 159 – Bombas com 1, 2, 3 e 5 lóbulos 268 FIGURA 160 – Bomba peristáltica 269 FIGURA 161 – Esquema da variação de vazão da bomba alternativa de pistões axiais 269 FIGURA 162 – Bomba de pistão axial com ajuste da vazão 270 FIGURA 163 – Bombas de palheta externa, de pás flexíveis e de came com pistão 271 FIGURA 164 – Bomba auto-escorvante, submersa e tipo “vortex” 273 Pense e Anote Pense e Anote
  13. 13. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 1313 Lista de tabelasLista de tabelas TABELA 1 – Conversão de unidades de comprimento usuais em mecânica 20 TABELA 2 – Conversão de unidades de massa mais usuais na área de mecânica 21 TABELA 3 – Conversão de unidades de tempo 21 TABELA 4 – Conversão de áreas 23 TABELA 5 – Conversão de unidades de volume mais usadas em mecânica 25 TABELA 6 – Conversão de velocidades 26 TABELA 7 – Conversão de unidades de vazão 29 TABELA 8 – Conversão de unidades de força 33 TABELA 9 – Conversão de trabalho ou energia 34 TABELA 10 – Conversão de unidades de torque 35 TABELA 11 – Conversão de unidades de potência 36 TABELA 12 – Relação entre massas específicas 38 TABELA 13 – Pesos específicos 39 TABELA 14 – Relação entre pesos específicos 39 TABELA 15 – Conversão da unidade de pressão 48 TABELA 16 – Conversão de viscosidades dinâmicas 52 TABELA 17 – Conversão de viscosidades cinemáticas 53 TABELA 18 – Dados sobre tubos 61 TABELA 19 – Letras gregas 62 TABELA 20 – Prefixos 62 TABELA 21 – Torque a ser aplicado nos chumbadores 78 TABELA 22 – Conversão de velocidade específica 102 TABELA 23 – Volumes específicos da água e do vapor 132 TABELA 24 – Pontos da curva de AMt x vazão 168 TABELA 25 – Pontos de trabalho para diferentes rotações 168 TABELA 26 – Dados do acoplamento 208 PenseeAnotePenseeAnote
  14. 14. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas1414 TABELA 27 – Rendimento e fator de potência dos motores elétricos 221 TABELA 28 – Freqüência de vibração para diferentes tipos de acoplamentos 223 TABELA 29 – Tolerâncias recomendadas 235 TABELA 30 – Ajustes ISO utilizados em bombas – Valores em ␮m 236 TABELA 31 – Excentricidades LTI de bombas BB recomendadas pelo API 237 TABELA 32 – Folgas mínimas de trabalho 245 Pense e Anote Pense e Anote
  15. 15. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 1515 OO ApresentaçãoApresentação funcionamento adequado e com qualidade dos processos indus- triais depende fortemente dos equipamentos utilizados para: a movimen- tação dos fluidos; a geração de energia; o aumento ou a redução de velo- cidades; a limpeza de correntes líquidas ou gasosas; e outras funções de processo. É preciso, portanto, manter os equipamentos no nível e nas con- dições de funcionamento que garantam a continuidade dos processos. Esse é o dia-a-dia do profissional mecânico responsável por equipamentos de processo: mantê-los nas condições que atendam as necessidades de segu- rança e confiabilidade das unidades operacionais. Este curso tem por base os requisitos do PNQC (Programa Nacional de Qualificação e Certificação de Profissionais de Mecânica) e destina-se aos mecânicos das 14 Unidades de Negócio da Petrobras localizadas em nove estados do Brasil: AM, BA, CE, SE, PR, SP, MG, RJ e RS. Ele visa facilitar o compartilhamento dos conhecimentos adquiridos por esses profissionais ao longo de sua experiência nas diversas Unidades de Negócio da Petro- bras. A variação da complexidade do trabalho realizado, devido às carac- terísticas regionais e/ou nível tecnológico de cada Unidade, indica a ne- cessidade desse compartilhamento de forma que a heterogeneidade do grupo de profissionais na empresa seja reduzida. Com isso, teremos gan- hos na identificação das condições operacionais dos equipamentos, no di- agnóstico de causas e soluções de problemas, nas montagens e alinhamen- tos e no teste dos equipamentos. Assim, o curso de Atualização para Mecânicos de Equipamentos de Pro- cessos fornece o conhecimento teórico básico para a compreensão dos pro- blemas práticos enfrentados no dia-a-dia de uma unidade industrial, visan- do desenvolver nos participantes uma visão crítica e o auto-aprendizado. Pense eAnotePense eAnote
  16. 16. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 1717 ÉÉimpossível imaginar uma refinaria de petróleo operando sem bom- bas, pois não há como transportar fluidos de e para as unidades de pro- cesso e entre seus equipamentos principais. Algumas instalações, favore- cidas por geografia peculiar, permitem o uso da energia da gravidade para realizar o escoamento. Mas, certamente, refluxos em colunas de destila- ção e outras aplicações são impraticáveis sem as bombas. Sem elas, a composição de bateladas torna-se uma operação comple- xa. No preparo de gasolinas, por exemplo, não há como homogeneizar com- pletamente a mistura das diversas naftas componentes durante o seu re- cebimento em tanques de armazenamento. A razão disso é que as cargas de energia hidráulica potencial (estática) não variam e, dessa forma, tor- nam obrigatória a circulação (dinâmica) de massa. Para transportar produtos para terminais a quilômetros de distância das refinarias, usam-se oleodutos. Além das distâncias, há por vezes que vencer montanhas para entregar derivados nas bases de provimento das distribuidoras. A energia usada para realizar essa tarefa vem das bombas de transferência, máquinas enormes que fornecem altas vazões e pressões. Para dosar o inibidor de corrosão no sistema de topo (linhas, conden- sadores, válvulas de controle e segurança) de uma coluna de destilação atmosférica, bombas dosadoras são fundamentais. Elas provêm a energia para elevar o fluido até o ponto de aplicação. Pela própria natureza da tarefa, o controle de vazão é fundamental e, praticamente, quem o faz já é a pró- pria bomba, máquina de pequeníssimo porte com baixíssima vazão e (a pressão da descarga pode ser alta) pressão. Enfim, para todos esses e outros serviços, usam-se intensa e extensiva- mente as bombas. Para que elas estejam disponíveis, existem os mecâni- cos de manutenção. A atividade de mecânica faz parte de uma atividade mais ampla e roti- neira das unidades industriais: a manutenção. Até há bem pouco tempo, o conceito predominante era de que a missão da manutenção consistia em restabelecer as condições normais dos equipamentos/sistemas, corri- gindo seus defeitos ou falhas. Hoje, a missão da manutenção é apresen- tada dentro de uma idéia mais ampla: Introdução Pense eAnote Introdução Pense eAnote
  17. 17. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas1818 Deseja-se que a manutenção contribua para maior disponibilidade confiável ao menor custo. A função do mecânico de manutenção é prestar um serviço – prover disponibilidade confiável de máquinas rotativas – para que os técnicos da operação realizem a produção com qualidade e segurança. Você, mecânico, quando executa seu trabalho, deve se preocupar com a produção e a segurança das pessoas que usarão as máquinas. Assim, estará contribuindo para que acidentes e perdas sejam evitados. Pense nisso! Você, como parte de uma equipe, é imprescindível para a rentabilidade e a segurança no seu local de trabalho, mesmo depois de ter ido embora! Você não está mais lá, mas o seu serviço está... PenseeAnotePenseeAnote Garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a atender ao processo de produção com confiabilidade, segurança, preservação do meio ambiente e custo adequados.
  18. 18. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 1919 s líquidos, assim como os gases e os sólidos, possuem diversas pro- priedades que os caracterizam. Faremos a seguir uma rápida recordação de algumas de suas propriedades e de grandezas físicas necessárias para que se possa compreender mais facilmente o funcionamento das bombas. Devido à existência de muitos equipamentos de origem americana e inglesa no sistema Petrobras, nos itens a seguir, quando tratarmos de con- versão de unidades, incluiremos também as principais unidades usadas naqueles países. Comprimento O metro com seus múltiplos e submúltiplos é a principal unidade utiliza- da na medição de comprimento. Em mecânica, usamos muito o milímetro (mm), que é a milésima par- te do metro, o centésimo de milímetro (0,01mm) e o mícron (␮m), que é a milionésima parte do milímetro. OO Unidades e suas conversões, propriedades dos líquidos e tabelas Unidades e suas conversões, propriedades dos líquidos e tabelas PenseeAnotePenseeAnote l O plural de mícron é mícrones e mícrons, portanto, dizemos: 1 mícron, 2 mícrons, 3 mícrons, etc. No sistema inglês, as principais unidades usadas são: pés (ft); polegada (in); e (mils) milésimos de polegadas. l
  19. 19. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas2020 Pense e Anote Pense e Anote TABELA 1 m 1 0,001 0,00001 1 x 10-6 0,3048 0,0254 2,54 x 10-5 1m 1mm 0,01mm 1␮m 1ft 1in 1mil mm 1.000 1 0,01 0,001 304,80 25,4 0,0254 0.01mm 100.000 100 1 0,1 30.480 2.540 2,54 ␮m 1.000.000 1.000 10 1 304.800 25.400 25,4 ft 3,28 0,00328 3,28 x 10-6 3,28 x 10-7 1 0,0833 8,33x 10-5 in 39,37 0,03937 0,0003937 0,0000394 12 1 0,001 mils 39.370 39,37 0,3937 0,03937 12.000 1.000 1 1mi = 1760yd = 1,609km = 1.609m 1yd = 3ft = 0,9144m PROBLEMA 1 Logo 2ft = 2 x 0,3048 = 0,6096m 1ft = 0,3048m PROBLEMA 2 Da Tabela 1 1mil = 2,54 centésimos de mm = = = = = = = 5mils = 2,54 x 5 = 12,7 centésimos de mm CONVERSÃO DE UNIDADES DE COMPRIMENTO USUAIS EM MECÂNICA A conversão entre as unidades mais usadas pode ser realizada confor- me a Tabela 1: Ainda no sistema inglês, temos a jarda (yd) e a milha (mi), as quais são pouco usadas em mecânica, que correspondem a: Quantos metros equivalem a 2 pés? Entrando na Tabela 1 na linha correspondente a 1ft e indo até a coluna de metros (m), achamos 0,3048. Portanto: A folga de catálogo de um mancal de deslizamento é de 5mils. De quanto seria esta folga em centésimos de milímetro?
  20. 20. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 2121 PenseeAnotePenseeAnote m TABELA 2 1kg 1g 1 ton métr 1lbm 1 oz (avpd) 1 ton curta 1ton longa Ton métrica 0,001 1 x 10-6 1 0,000454 – 0,907 1,016 0,000984 – 0,9842 4,46 x 10-4 – 0,892857 1 Ton longa (Inglaterra) 0,001102 – 1,102 0,0005 – 1 1,12 Ton curta (EUA) 35,274 0,03527 35.274 16 1 32.000 35.840 Oz (avdp) 2,2 0,0022 2.204,6 1 0,0625 2000 2240 lbm 1.000 1 1 x 106 454 28,35 – – g 1 0,001 1.000 0,4536 0,0283 907,18 1016 kg t TABELA 3 1 ano 1 dia 1 hora 1 minuto 1 segundo 1 2,74 x 10-3 1,142 x 10-4 1,903 x 10-6 3,171 x 10-8 Ano 365 1 0,04167 6,944 x 10-4 1,157 x 10-5 Dia 8760 24 1 0,01667 2,778 x 10-4 Hora 525.600 1440 60 1 0,01667 Minuto 31.536.000 86.400 3.600 60 1 Segundo = = = = = = = = = = = = CONVERSÃO DE UNIDADES DE MASSA MAIS USUAIS NA ÁREA DE MECÂNICA CONVERSÃO DE UNIDADES DE TEMPO m t Para converter mils para centésimos de milímetro, basta multiplicar por 2,54. Massa O quilograma (kg), seu submúltiplo, o grama (g) (atenção, a palavra é do gênero masculino), e o múltiplo, a tonelada, são as unidades de massa mais usadas em mecânica. Em unidades inglesas temos: a libra massa (lbm); a onça avdp (oz); a tonelada curta (short ton) e a longa (long ton). Tempo As principais unidades de tempo usadas em mecânica são: segundo (s), minuto (min), hora (h), dia (d) e ano. A conversão entre essas unidades é dada por:
  21. 21. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas2222 Pense e Anote Pense e Anote T K = 273 + o C R = o F + 460 FIGURA 1 100o C 212o F 0o C 32o F 100o C 180o F Temperatura de ebulição da água Temperatura de fusão do gelo o C = 5 9 (o F – 32) PROBLEMA 3 PROBLEMA 4 o C = 5 9 (o F – 32) = 5 9 (302 – 32) = 5 9 (270) = 150 302o F = 150o C F = 72 + 32 = 104 40o C = 104o F 40 x 9 5 = (F – 32)40 = 5 9 (F – 32)o C = 5 9 (o F – 32) ESCALA DE TEMPERATURAS CELSIUS E FAHRENHEIT TTemperatura As unidades de temperatura mais usadas são: Graus Celsius(o C) no sistema métrico. Graus Fahrenheit (o F) no sistema inglês. Temos também as escalas absolutas: graus Kelvin (K)e graus Rankine (R). Podemos fazer a conversão entre as escalas Celsius e a Fahrenheit basean- do-nos nas temperaturas de fusão do gelo, na temperatura de ebulição da água na pressão correspondente ao nível do mar (Patm = 1,033kgf/cm2 ). Qual seria a temperatura em graus Celsius equivalente a 302o F? Aplicando a fórmula de conversão, temos: A temperatura de 302o F = 150o C. Qual a temperatura em o F equivalente a 40o C?
  22. 22. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 2323 Pense eAnotePense eAnote A ÁREAS DE FIGURAS GEOMÉTRICAS FIGURA 2 Quadrado Retângulo Paralelogramo A = b x hA = b x hA = a2 a a h b h b Trapézio Triângulo Círculo Dh bb1 A = b1 + b2 2 x h A = bx h 2 A = ␲␲␲␲␲ r2 = ␲␲␲␲␲D2 4 PROBLEMA 5 A = b x h 2 = 150mm2 = 20 x 15 2 = 300 2 TABELA 4 1m2 1cm2 1mm2 1ft2 1in2 m2 1 0,0001 1x 10-6 0,0929 0,00064516 cm2 10.000 1 0,01 929,03 6,4516 mm2 1.000.000 100 1 92903 645,16 ft2 10,764 0,001076 0,0000108 1 0,00694 in2 1550 0,155 0,00155 144 1 = = = = = ÁREAS DE FIGURAS GEOMÉTRICAS CONVERSÃO DE ÁREAS AÁrea É a medida da superfície ocupada por uma figura. É sempre um produto de duas dimensões: base x altura (b x h) ou de raio x raio (r2 ), ou ainda de diâmetro x diâmetro (D2 ). Qual a área de um triângulo com 20mm de base e 15mm de altura? A equivalência e a conversão entre as unidades de área podem ser obtidas conforme se vê na Tabela 4.
  23. 23. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas2424 Pense eAnotePense eAnote PROBLEMA 6 1ft2 = 0,0929m2 10ft2 = 10 x 0,0929 = 0,929m2 V FIGURA 3 Cubo Paralelepípedo Cilindro V = B x h = a x b x hA = a3 a a h a h r Cone Esfera h r V = B x h 3 = PROBLEMA 7 a bB B V = B x h = ␲␲␲␲␲ x r2 x h B ␲␲␲␲␲ x r2 x h 3 r V = 4 ␲␲␲␲␲ r3 3 V = ␲␲␲␲␲.r2 .h 3 = 47,1cm3 = 3,14 . 32 . 5 3 VOLUME DOS SÓLIDOS V Qual a área em m2 equivalente a 10ft2 ? Da Tabela 4, temos que Volume É a medida do espaço ocupado por um corpo. É sempre um produto de três dimensões. Qual o volume de um cone com uma base de 3cm de raio e altura de 5cm?
  24. 24. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 2525 PenseeAnotePenseeAnote PROBLEMA 8 V = 4 3 x 3,14 x 53 = 130,8cm3 .␲␲␲␲␲.r3 = 4 3 CONVERSÃO DE UNIDADES DE VOLUME MAIS USADAS EM MECÂNICA TABELA 5 1m3 1litro 1dm3 1ft3 1in3 1gal (EUA) * 1gal imp 1barril ft3 35,315 0,0353 0,0353 1 5,79 x 10-4 0,1337 0,1605 5,614 6,289 0,00629 0,00629 0,1781 0,0001031 0,02381 0,02859 1 Barril 220 0,22 0,22 6,229 0,003605 0,8327 1 34,97 Galão imperial 264,172 0,264 0,264 7,48 0,00433 1 1,201 42 Galão (EUA) 61.023,7 61,024 61,024 1728 1 231 277,4 9702 in3 1.000 1 1 28,317 0,0164 3,785 4,546 159 Litro = dm3 1 0,001 0,001 0,0283 1,639 x 10-5 0,00379 0,004546 0,159 m3 PROBLEMA 9 v V = D t = = = = = = = = CONVERSÃO DE UNIDADES DE VOLUME MAIS USADAS EM MECÂNICA v Qual o volume de uma esfera de 5cm de raio? A equivalência e a conversão entre unidades de volume podem ser ob- tidas conforme a Tabela 5. Qual o volume em litros de um tanque de óleo com 1.000 galões de capa- cidade? Se o equipamento for de origem americana, verificando na tabela, temos que: 1 galão USA = 3,785 litros. Capacidade do tanque em litros = 1.000 x 3,785 = 3.785 litros. Se o equipamento for de origem inglesa, da Tabela 5, tiramos: 1 galão imperial = 4,546 litros. Capacidade do tanque em litros = 1.000 x 4,546 = 4.546 litros. Velocidade linear Velocidade é a distância percorrida na unidade de tempo. Galão imperial é mais usado nos países do Reino Unido (UK).
  25. 25. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas2626 Pense e Anote Pense e Anote FIGURA 4 As unidades usuais para expressar velocidade são: CONVERSÃO DE VELOCIDADES TABELA 6 1m/s 1mm/s 1km/h 1in/s 1ft/s 1mi/h m/s 1 0,001 0,2778 0,0254 0,3048 0,4470 mm/s 1.000 1 277,8 25,4 304,8 447,04 km/h 3,6 10-6 1 0,09144 1,097 1,609 in/s 39,37 0,03937 10,936 1 12 17,6 ft/s 3,28 0,00328 0,9113 0,08333 1 1,467 milha/h 2,237 0,002237 0,6214 0,05681 0,6818 1 1 in/sec = 25,4mm/s m/s mm/s km/h in/s ft/s milha/h CONVERSÃO DE VELOCIDADES VELOCIDADE DE DESLOCAMENTO DE UM LÍQUIDO Quando dizemos que a velocidade média de deslocamento de um lí- quido em uma tubulação é de 2m/s, estamos informando que, na média, a cada segundo as partículas do líquido se deslocam 2 metros. Falamos em velocidade média porque, devido ao atrito, ela é menor junto às pare- des do tubo do que no centro. É muito comum medirmos uma vibração baseada na velocidade. A uni- dade mais usual é mm/s. Alguns aparelhos de origem americana utilizam pol/s (in/sec). A conversão é dada por:
  26. 26. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 2727 PenseeAnotePenseeAnote w FIGURA 5 N A w = 2 ␲␲␲␲␲ N rd/min Radiano é o ângulo central correspondente a um arco igual ao raio. W = 2␲␲␲␲␲ N 60 rd/s= ␲␲␲␲␲ N 30Velocidade angular com N em rpm. PROBLEMA 10 W = ␲␲␲␲␲. N 30 = 3,14 x 40 = 125,6rd/s= ␲␲␲␲␲ 1200 30 VELOCIDADE ANGULAR wVelocidade angular Velocidade angular é o ângulo percorrido na unidade de tempo. Os ângulos podem ser medidos em graus ou radianos. Cada volta na circunferência significa que um corpo percorreu um ângulo A de 360o ou de 2␲ rd. Se um objeto percorrer duas voltas por minuto, terá a velocida- de de 2 x 2␲ rd/min = 4␲ rd/min. Se estiver girando numa rotação N (rpm), terá uma velocidade angular de N x 2␲ rd/min. Para passar de rd/min para rd/s,,,,, basta dividir por 60. Temos então: Qual a velocidade angular de uma peça girando a 1.200rpm?
  27. 27. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas2828 Pense e Anote Pense e Anote Q D V = velocidade média Vazão = velocidade média x área FIGURA 6 V = 314 x 4 3,14 x 0,2542 = 6.200 m h V = 6.200 3.600 = 1,72 m s Q = V x A = V ␲ D2 4 Q = Vol t Q = V.␲␲␲␲␲.D2 4 314 m3 h = V x 3,14 x 0,2542 m2 4 VAZÃO NUMA TUBULAÇÃO QVazão volumétrica Vazão volumétrica é o volume de líquido que passa numa determinada seção do tubo na unidade de tempo. A vazão numa tubulação é igual à velocidade média V multiplicada pela área A. Uma bomba com vazão de 100m3 /h significa que, no seu flange de descarga (e no de sucção), passam em cada hora 100m3 do líquido. Sabendo a vazão Q e o diâmetro interno D, podemos determinar a ve- locidade média de deslocamento do líquido na tubulação. Qual seria a velocidade do líquido em uma linha de 10"sch 40 (Dint = 0,254m), sabendo que por ela passa uma vazão de 314m3 /h? Substituindo na fórmula e usando unidades coerentes, teremos: Como 1h = 3.600s PROBLEMA 11
  28. 28. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 2929 Pense eAnotePense eAnote As unidades de vazão mais usadas em bombas centrífugas são: m3 /h e gpm (galão por minuto). Para bombas dosadoras, é usual l/min ou l/h. Já no caso de unidades de processamento, prevalece m3 /dia ou barris/dia (bbl/d). CONVERSÃO DE UNIDADES DE VAZÃO 1m3 /h 1m3 /d 1 l/h 1 l/min 1 l/s 1gpm (EUA) 1gpm (Ingl.) 1bbl/dia l/h 1000 41,67 1 60 3.600 227,1 272,76 6,624 3,666 0,1528 0,00366 0,22 13,2 0,833 1 0,0243 gpm (Ingl.) 4,403 0,1834 0,004403 0,264 15,85 1 1,2 0,0292 gpm (EUA) 0,2778 0,01157 0,000278 0,01667 1 0,06309 0,07577 0,00184 l/s 16,667 0,6944 0,01667 1 60 3,785 4,546 0,1104 l/min 24 1 0,024 1,44 86,4 5,45 6,546 0,159 m3 /d 1 0,0417 0,001 0,06 3,6 0,227 0,273 0,00663 m3 /h 150,96 6,29 0,151 9,057 543,4 34,286 41,175 1 bbl/dia TABELA 7 a a = v2 – v1 t2 – t1 = = = = = = = = 200gpm = 0,227 x 200 = 45,4m3 /h0,227m3 /h ➜ CONVERSÃO DE UNIDADES DE VAZÃO a Conforme calculado, o líquido estaria deslocando-se a 6.200m/h ou a 1,72m/s. Aceleração É a variação da velocidade no intervalo de tempo. bbl = barril. Qual a vazão de equivalente em m3 /h de uma bomba com 200gpm EUA? Da Tabela 7, temos que 1gpm (EUA) = 0,227m3 /h PROBLEMA 12
  29. 29. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas3030 Pense eAnote PROBLEMA 13 W = ␲␲␲␲␲ N 30 rd s onde: W = Velocidade angular N = Rotações por minuto (rpm) r = Raio de giro ACELERAÇÃO CENTRÍFUGA FIGURA 7 Uma aceleração bastante utilizada é a aceleração da gravidade “g”, decorrente da atração da Terra sobre os corpos. No nível do mar, esta aceleração é de 9,81m/s2 . Nos locais mais altos, o valor de “g” é menor. Esta aceleração é responsável pelo peso dos corpos, conforme será visto no item sobre força, a seguir. r N ac a = v2 – v1 t2 – t1 = 90km/h – 0km/h 10s – 0s = 90km/h 10s = 9 km/h s = 9.000m/h s = 9.000m/s 3.600s = 2,5m/s s = 2,5 m s2 ac = W2 . r ACELERAÇÃO CENTRÍFUGA Pense eAnote Qual a aceleração em m/s2 de um carro que leva 10 segundos para ir de 0 a 90km/h? A aceleração ou variação de velocidade do carro foi de 9km/h para cada segundo, o que é equivalente a 2,5m/s para cada segundo ou, ainda, a 2,5m/s2 . Ao girar, um corpo fica submetido a um outro tipo de aceleração. É a denominada “aceleração centrífuga”, expressa pela fórmula:
  30. 30. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 3131 PenseeAnotePenseeAnote w = ␲␲␲␲␲ N 30 = ␲␲␲␲␲.300 30 = 31,4rd/s ac = w2 x r = 31,42 (rd/s)2 x 0,10m = 98,6m/s2 F F = m x a Peso = m x g 9,81 F A aceleração centrífuga varia com o quadrado da rpm e diretamente com o raio de giro. Qual a aceleração centrífuga de um corpo girando a 300rpm num raio de 0,10m? A velocidade angular seria: A aceleração centrífuga seria: Força Força é o produto da massa pela aceleração: Quando levantamos um peso ou empurramos um carrinho, estamos exercendo uma força. Quando subimos em uma balança para pesar, esta- mos medindo uma força, ou seja, o peso é uma força. Uma bomba centrí- fuga, que através de seu impelidor impulsiona o líquido, está exercendo sobre ele uma força. Neste caso, devido ao fato de a força ser aplicada por meio de um movimento de rotação, ela recebe o nome de força centrífuga. O peso, como qualquer força, é o produto de uma massa pela acelera- ção, a qual, neste caso, é a aceleração da gravidade. Peso = m x g m = massa g = aceleração da gravidade Usando m ➜ kg e g ➜ m/s2 , o valor da força (peso) será expresso em N (Newton). Se utilizarmos um sistema de unidades no qual esta equação seja divi- dida por uma constante igual a 9,81, teremos: PROBLEMA 14
  31. 31. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas3232 P = m x g 9,81 = m x 9,81 9,81 = m w = ␲␲␲␲␲ N 30 rd/s Fc = m . ac = m . ␲␲␲␲␲ N 30 .r ( ) 2 Como ➜ FIGURA 8 FORÇA CENTRÍFUGA Parado Alta rotação F c F c Baixa rotação Como, ao nível do mar, a aceleração da gravidade é de g = 9,81m/s2 , este valor simplificaria o denominador, ficando o peso e a massa expres- sos pelo mesmo número. Este sistema é bastante utilizado de- vido à facilidade da conversão entre massa e peso. Dizemos, por exemplo, que a massa de uma peça é de 10kg e dizemos também que seu peso é de 10kg, o que é uma simplificação, vis- to que massa e peso são distintos. Como vimos, peso é uma força. Por- tanto, é o produto da massa pela aceleração. Estes valores seriam iguais somente ao nível do mar. Num local mais alto, a massa permaneceria com o mesmo valor, mas o peso seria menor porque a aceleração da gravidade local seria menor. Para distinguir quando estamos falando de massa ou de peso, o correto seria dizer que a massa é de 10 quilogramas massa (10kgm) e o peso é de 10 quilogramas força (kgf) ou 10kg. A força centrífuga também é o produto de uma massa por uma acele- ração, só que, neste caso, a aceleração é a centrífuga. Fc = m x aC = m x w2 x r m = massa w = velocidade angular r = raio de giro aC = aceleração centrífuga A força centrífuga varia com o quadrado da rotação (N)e diretamente com a massa e o raio de giro. Portanto, ao dobrar a rotação, a força centrífuga fica multiplicada por 4. Se dobrar o raio, a força fica multiplicada por 2. Pense e Anote Pense e Anote
  32. 32. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 3333 TABELA 8 1kgf 1ton f 1N 1 dina 1lbf kgf 1 1.000 0,102 1,02x10-6 0,454 Ton força 0,001 1 0,000102 1,02x10-9 0,00454 N 9,806 9806 1 0,00001 4,45 dina 980.665 980.665.000 100.000 1 4,45x 105 lbf 2,2 2.204 0,225 2,25x 10-6 1 Fc = m x ac = 0,200 x 98,6 = 19,72N T ac = 98,6m/s2 r = 0,10mN = 300rpm ➜e Fc = 19,72N = 19,72 x 0,102 = 2,01kgf1 N = 0,102kgf ➜ = = = = = 1 2 T = F x d d F CONVERSÃO DE UNIDADES DE FORÇA T FIGURA 9 TRABALHO REALIZADO No caso da peça mostrada na Figura 8, devido ao fato de a massa ser articulada, ao aumentarmos a rotação, aumentamos também o raio de giro. Ambos os efeitos contribuem para o aumento da força centrífuga. A conversão de unidades de força pode ser tirada da Tabela 8: PenseeAnotePenseeAnote A que força centrífuga estaria submetida uma massa de 0,200kg, se girasse a 300rpm e com um raio de 0,10m? No problema 14, de aceleração, visto anteriormente, calculamos que para Se usarmos a massa em kg e a aceleração em m/s2 , a força será expres- sa em N. Da Tabela 8: Trabalho ou energia Trabalho é realizado quando uma força atua sobre uma mas- sa para fazê-la percorrer deter- minada distância. A quantidade de trabalho é definida como sendo o produto dessa força por essa distância percorrida. Para realizar esse trabalho, foi gasta uma energia. Energia e tra- balho são equivalentes. PROBLEMA 15
  33. 33. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas3434 Pense e Anote Pense e Anote TABELA 9 1kgf.m 1J = 1N.m 1kW.h 1BTU 1cal 1lbf.ft kgf.m 1 0,102 3,67 x 105 108 0,427 0,138 J = N.m 9,8 1 3,6 x 106 1055,06 4,187 1,36 KW.h 2,72 x10-6 2,77 x10-7 1 2,93 x10-4 1,16 x10-6 3,77 x10-7 BTU 0,00929 9,48 x10-4 3.412 1 0,00397 0,001285 cal 2,34 0,239 8,6 x 105 252 1 0,324 lbf.ft 7,23 0,738 2,655x106 778 3,09 1 Tq TORQUE FIGURA 10 Raio de giro d T = F x d = = = = = = F →→→→→ N d →→→→→ m T →→→→→ N.m = J (Joule) F →→→→→ kgf d →→→→→ m T →→→→→ kgf.m➜ ➜ e e T = F x d British Thermal UniBritish Thermal UniBritish Thermal UniBritish Thermal UniBritish Thermal Unittttt e cal (caloria) são unidades de calor equivalentes à energia.e cal (caloria) são unidades de calor equivalentes à energia.e cal (caloria) são unidades de calor equivalentes à energia.e cal (caloria) são unidades de calor equivalentes à energia.e cal (caloria) são unidades de calor equivalentes à energia. TORQUE CONVERSÃO DE TRABALHO OU ENERGIA Força aplicada Tq Se usarmos uma força F para deslocar o bloco da posição 1 para a 2, percorrendo a distância d, o trabalho realizado será definido como: A conta que pagamos de energia elétrica em nossas casas é baseada no consumo de kWh, o que é equivalente ao consumo de uma potência (kW) por um determinado tempo (h), ou seja, é energia mesmo. Torque Torque é o produto de uma força pela distância a um eixo de rotação. Como podemos no- tar, o torque e o traba- lho são o produto de uma força por uma dis- tância. Embora te- nham significados dis- tintos, podem ser ex- pressos pelas mesmas unidades. Para apertar uma porca com uma chave, temos de exercer um torque na porca. A conversão das unidades de trabalho pode ser retirada da Tabela 9:
  34. 34. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 3535 Pense eAnotePense eAnote 1kgf.m 1N.m 1lbf.ft 1lbf.in 1dina.cm 1kgf.m 1 0,102 0,138 0,0115 1,02 x 10-8 1N.m 9,8 1 1,356 0,113 1 x 10-7 1lbf.ft 7,233 0,738 1 0,0833 7,38 x 10-8 1lbf.in 86,8 8,85 12 1 8,85 x 10-7 TABELA 10 PROBLEMA 16 Pot F →→→→→ kgf d →→→→→ m Tq →→→→→ kgf.m F →→→→→ N d →→→→→ m Tq →→→→→ N.m F →→→→→ lbf d →→→→→ ft Tq →→→→→ lbf.ft ➜e ➜e ➜e 1 lbf.ft = 0,138kgf.m 100 lbf.ft = 100 x 0,138 = 13,8kgf.m➜ Pot→→→→→ W (Watt)t →→→→→ sT →→→→→ J = N.m ➜e = = = = Pot = T t 1 dina. cm 9,8 x 107 1 x 107 1 ,36 x 107 1,13 x 106 1 Como Tq = F x d 13,8kgf.m = F x 0,50m➜ F = 13,8 0,50 = 27,6kgf CONVERSÃO DE UNIDADES DE TORQUE Pot A conversão entre as unidades de torque é fornecida na Tabela 10 a seguir: Que a força em kgf devemos aplicar a uma chave com 0,50m de compri- mento para dar um torque recomendado de 100 lbf.ft? Vamos calcular primeiro qual o torque em kgf.m. Da tabela acima, temos: Portanto, com uma chave de 0,50m, teríamos de fazer uma força de 27,6kgf para obter o torque de 100 lbf/ft. Potência Potência é o trabalho realizado na unidade de tempo. Em bombas, é comum expressar a potência em hp ou kW (que é um múltiplo do W) ou, ainda, em CV. ІІІІІ
  35. 35. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas3636 ␳␳ Pense eAnotePense eAnote 1W 1kW 1hp 1cv W = J/s 1 1.000 745,7 735,5 KW 0,001 1 0,7457 0,7355 hp 0,00134 1,341 1 0,986 cv 0,00136 1,36 1,014 1 TABELA 11 PROBLEMA 17 Pot = ␥. Q. H 274.␩ 1kW = 1,341hp 100kW = 100 x 1,341hp = 134,1hp➜ = = = = ␳␳␳␳␳ = massa volume CONVERSÃO DE UNIDADES DE POTÊNCIA A conversão entre as unidades de potência é dada por: Qual a potência equivalente em hp de um motor cuja plaqueta indica 100kW? Da Tabela 11 de conversão de potência, temos: A potência consumida por uma bomba é dada por: Pot = Potência em hp ␥ = Peso específico em gf/cm3 (igual à densidade) P = Potência em hp Q = Vazão em m3 /h H = Altura manométrica total em metros ␩ = Rendimento (Ex. 70% → usar 0,70) Massa específica É a relação entre a massa de uma substância e seu volume, ou seja, é a massa de cada unidade de volume. Na temperatura ambiente, o mercúrio, usado em manômetros e ter- mômetros, possui uma massa específica de 13,6g/cm3 , ou seja, cada cen- tímetro cúbico de mercúrio tem uma massa de 13,6g.
  36. 36. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 3737 FIGURA 11 PenseeAnote PROBLEMA 18 2 2 2 Volume = a3 = 23 = 8cm3 massa = 40g massa específica ␳␳␳␳␳ = massa volume 40g 8cm3 = = 5gcm3 MASSA ESPECÍFICA DO CUBO PenseeAnote Qual seria a massa específica de um cubo de 2cm de aresta, sabendo que sua massa é de 40 gramas? Quando aquecemos um material, seu volume aumenta com a tempe- ratura, mas sua massa permanece constante. Logo, se aquecermos um produto, estaremos aumentando o denominador no cálculo da massa es- pecífica (volume), mantendo o numerador (massa) constante, o que leva- ria à redução da massa específica. Quanto maior a temperatura de um material, menor a sua massa específica. Por esse motivo, é necessário citar a temperatura a que estamos nos referindo quando informamos a massa específica de um produto. A massa de 1cm3 de água na temperatura de 20o C é de 0,998g; logo, sua massa específica é 0,998g/cm3 . É usual adotar o valor de 1g/cm3 na temperatura ambiente. No caso de bombas, é mais usual o emprego do peso específico, cuja definição veremos em seguida, do que da massa específica. A transformação entre unidades de massa específica pode ser obti- da por:
  37. 37. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas3838 Pense e Anote Pense e Anote 1g/cm3 1kg/m3 1lb/ft3 1lb/in3 g/cm3 1 0,001 0,016 27,68 kg/m3 1.000 1 16,02 27680 lb/ft3 62,43 0,0624 1 1728 lb/in3” 0,0361 3,61 x 10-5 0,0005787 1 TABELA 12 ␥ 5cm 5cm 5cm FIGURA 12 Volume = 5 x 5 x 5 = 125cm3 Peso = 125gf Peso específico = peso volume 125gf 125cm = = 1gf/cm3 = = = = ␥ = peso volume RELAÇÃO ENTRE MASSAS ESPECÍFICAS PESO ESPECÍFICO ␥Peso específico É a relação entre o peso de uma substância e seu volume. Para determinar o peso específico de qualquer material, basta pesá-lo, medir seu volume e fazer a divisão. Calcular o peso específico da água, sabendo que um reservatório comple- tamente cheio, em forma de cubo, com cada lado medindo internamente 5cm, apresentou um peso líquido de 125 gramas força (já descontando o peso do recipiente). Na temperatura ambiente, o peso específico da água pode ser conside- rado como de 1gf/cm3 . PROBLEMA 19
  38. 38. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 3939 PenseeAnotePenseeAnote TABELA 13 Água Aço-carbono Aço inox AISI 316 Alumínio Chumbo Cobre Mercúrio Produto 1 7,8 8,02 2,8 11,2 8,94 13,6 Peso específico (gf/cm3 ) GLP Gasolina Querosene Diesel Gasóleo Óleo lubrificante Petróleo Produto 0,5 0,68 a 0,78 0,78 a 0,82 0,82 a 088 0,85 a 0,89 0,86 a 0,94 0,70 a 0,94 Peso específico (gf/cm3 ) 1gf/cm3 1kgf/m3 1lbf/ft3 1lbf/in3 gf/cm3 1 0,001 0,016 27,68 kgf/m3 1.000 1 16,02 27680 lbf/ft3 62,43 0,0624 1 1728 lbf/in3 0,0361 3,61 x 10-5 5,787x 10-4 1 TABELA 14 PROBLEMA 20 1kgf/m3 = 0,001gf/cm3 ➜ = = = = 2.500kgf/m3 = 2.500 x 0,001gf/cm3 = 2,5gf/cm3 PESOS ESPECÍFICOS RELAÇÃO ENTRE PESOS ESPECÍFICOS O peso específico varia com a temperatura, uma vez que o volume é modificado. Por exemplo, 1cm3 de água a 80o C pesa 0,971gf. A 200o C, o peso do cm3 de água cai para 0,865gf. Podemos afirmar então que o peso específico da água a 80o C é de 0,971gf/cm3 e a 200o C é de 0,865gf/cm3 . O peso específico é usado tanto para sólidos como para líquidos. Na temperatura de 20o C, temos os seguintes pesos específicos: Analisando a Tabela 13, acima, vemos que o aço-carbono pesa 7,8 ve- zes mais do que o mesmo volume de água. Como peso específico é uma relação entre peso e volume, podem ser usadas outras unidades diferentes de gf/cm3 para sua definição, como kgf/ m3 ou lbf/in3 . A conversão entre as unidades mais usadas para pesos específicos pode ser obtida por: Qual o peso específico em gf/cm3 equivalente a 2.500kgf/m3 ? Da Tabela 14 de conversão, temos que:
  39. 39. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas4040 Pense e Anote Pense e Anote d = massa específica do produto massa específica da água P = F A Para calcular a densidade de um líquido ou sólido, vamos dividir a massa específica desse material pela da água, que é de aproximadamente 1g/cm3 . Daí, podemos dizer que a densidade é numericamente igual à massa específica quando expressa em g/cm3 . Na temperatura ambiente, a densidade também é numericamente igual ao peso específico em gf/cm3 . A densidade da água na temperatura ambiente, como não poderia deixar de ser, é igual a 1, já que estamos dividindo a massa específica da água por ela mesmo. Na temperatura ambiente, a densidade da gasolina fica em torno de 0,74 e a do GLP, em torno de 0,5. Densidade Densidade de um líquido ou de um sólido é a relação entre a massa espe- cífica deste material e a da água. Para gases, o padrão de comparação adotado é o ar. A norma ISO recomenda que a massa específica da água seja tomada a 20o C. Nessa temperatura, 1cm3 de água tem uma massa ligeiramente me- nor do que 1 grama (0,998g). Outras fontes adotam outras temperaturas. No cálculo da densidade, ao usarmos o numerador e o denominador com as mesmas unidades, por exemplo, g/cm3 , elas se cancelam, ficando a densidade como adimensional, ou seja, expressa por um número sem dimensão. Pressão Pressão, por definição, é a força dividida pela área em que esta atua. Estão representados na Figura 13 um prego (com ponta) e um saca-pino (sem ponta), ambos com o mesmo diâmetro de corpo. Ao bater com o mar- telo, o prego penetra na madeira. Se batermos com a mesma força no saca- pino, possivelmente ele só fará uma mossa na madeira. Por que isso ocorre?
  40. 40. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 4141 Pense eAnotePense eAnote Saca-pino →→→→→ P = F A 10 0,2 = = 50kgf/cm2 Prego →→→→→ P = F A 10 0,01 = = 1.000kgf/cm2 FIGURA 14 F Peso = 2.000kg diâmetro do cilindro = 2cm diâmetro do cilindro = 25cm Óleo Manômetro 1 2 FIGURA 13 PENETRAÇÃO DO PREGO MACACO HIDRÁULICO Vamos supor que o martelo, ao bater no prego, exerça uma força de 10kgf e que a área da ponta do prego seja de 0,01cm2 e a do saca-pino, de 0,2cm2 . As pressões exercidas na madeira serão: Vemos que a pressão exercida pelo prego na madeira foi 20 vezes maior do que a do saca-pino. Por esse motivo, o prego penetrou, enquanto o saca-pino só deformou a madeira. Uma aplicação bastante usada de pressão é o macaco hidráulico.
  41. 41. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas4242 Pense eAnotePense eAnote PROBLEMA 21PROBLEMA 21PROBLEMA 21PROBLEMA 21PROBLEMA 21 Dia. cil. maior = 25cmDia. cil. menor = 2cmPeso = 2.000kgf Área cil. 2 = ␲␲␲␲␲ D2 4 3,14 x 252 4 = = 490,6cm2 Área cil. 1 = ␲␲␲␲␲ D2 4 3,14 x 22 4 = = 3,14cm2 F A kgf cm2 ІІІІІ F = P x A = 4,08 x 3,14cm2 = 12,81kgfP = V = A1 x h1 = A2 x h2 h1 h2 = = 156,2 A1 A2 = 490,6 3,14 F A 2.000kgf 490,6cm2 = = 4,08kgf/cm2 P = ➜ Qual seria a pressão de óleo necessária para levantar um carro de 2.000kgf de peso no macaco hidráulico da Figura 14? Qual seria a força necessária a ser exercida no pistão menor para gerar esta pressão no óleo? Desprezar a diferença de pressão devido à coluna de óleo dentro do reservatório. Dados: Pressão necessária para levantar o carro: Para termos uma pressão de 4,08kgf/cm2 no óleo, será necessário apli- car no pistão menor a força de: Com o auxílio da pressão, com uma força de apenas 12,81kgf, con- seguiremos levantar um carro com 2.000kgf. O pistão menor terá de deslocar-se de 156,2cm para cada centímetro do pistão maior. Pode- mos calcular esta relação sabendo que o volume deslocado pelos dois cilindros tem de ser igual.
  42. 42. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 4343 PenseeAnotePenseeAnote FIGURA 15 Peso = 1,033kgf Coluna de ar Pressão x Altitude Altitude – metros Pressão – kgf/cm2 Essa pressão, decorrente da coluna de ar, permite que, ao medir uma pressão, tenhamos dois modos de expressá-la: ➜ PRESSÃO ABSOLUTA Medida a partir da pressão zero absoluto. ➜ PRESSÃO RELATIVA OU MANOMÉTRICA Medida a partir da pressão atmosférica local. O valor da pressão absoluta será igual ao valor da pressão atmosférica local, somado ao valor da pressão relativa ou manométrica. Pressão absoluta = Pressão manométrica + Pressão atmosférica local PRESSÃO ATMOSFÉRICA Terra 1cm2 A pressão atmosférica Vejamos agora o significado da pressão atmosférica. O ar que envolve nosso planeta tem um peso. A coluna de ar correspondente a 1cm2 da superfície da Terra medida ao nível do mar pesa 1,033kgf. Logo, a pressão exercida por esta coluna será de 1,033kgf/cm2 . Este valor é denominado pressão atmosférica. Quando subimos numa montanha, a coluna de ar fica redu- zida, o que reduz a pressão atmosférica local. Por exemplo, a 3.000m de altura, a coluna de ar pesa 0,710kgf, então, a pressão atmosférica nessa altitude será de 0,71kg/cm2 . A cidade de São Paulo está situada a uma altitude de 700m, possuin- do, por isso, uma pressão atmosférica em torno de 0,95kgf/cm2 .
  43. 43. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas4444 Pense e Anote Pense e Anote P1abs = P1man + Patm 2,5 = P1man + 1,0 P1man = 2,5 – 1,0 = 1,5kg/cm2 0,6 = P2man + 1,0 P2man = 0,6 – 1,0 = – 0,4kg/cm2 P2abs = P2man + Patm ➜ ➜ ➜ ➜ FIGURA 16 PRESSÃO ABSOLUTA E PRESSÃO RELATIVA (MANOMÉTRICA) Os manômetros são normalmente calibrados para indicarem pressão relativa, ou seja, a medição é realizada a partir da pressão atmosférica local. Daí os valores medidos serem chamados de pressão manométrica ou re- lativa. Quando a pressão está acima da pressão atmosférica, ela é consi- derada positiva e, quando abaixo, é negativa. A pressão negativa é chama- da também de vácuo. Para obter a pressão zero absoluto teríamos de retirar toda a coluna de ar existente sobre o corpo. Na Figura16, representamos uma pressão acima da atmosférica, P1, e uma outra pressão abaixo da atmosférica, P2. Vamos supor que P1 e P2 estejam sendo medidas num local onde a pressão atmosférica seja de 1,0kgf/cm2 . Se a pressão P1 fosse de 2,5kgf/cm2 absoluta, a medida em valor manométrico seria de 1,5kgf/cm2 . Este valor é resultante da com- posição com a pressão atmosférica local. Se a pressão P2, abaixo da atmosfera, fosse de 0,6kgf/cm2 absoluta, seria equivalente a dizer que é de - 0,4kgf/cm2 manométrica. Podemos dizer também que esta pressão P2 é um vácuo de 0,4kgf/cm2 . As pressões ne- gativas são usualmente expressas em mm de Hg (milímetro de mercúrio). P abs = P atm + P man Pressão P atm (nível do mar) 1atm Pressão atm. local = 1kgf/cm2 0 abs 1,033kg/cm2 Pressão manométrica ou relativa Pressão absoluta + – + P1 P2 P abs = 0,6 kg/cm2 P man = – 0,4kg/cm2 P abs = 2,5kg/cm2 P man = 1,5kg/cm2
  44. 44. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 4545 PenseeAnotePenseeAnote Pressão psia = Pressão psig + 14,7 FIGURA 17 Volume = A x H H Vol = área da base x altura = A x H A Pressão absoluta 3,2kgf/cm2 A 4,26kgf/cm2 a Pressão relativa 8,0kgf/cm2 M 12,9kgf/cm2 m PRESSÃO EXERCIDA POR UMA COLUNA DE LÍQUIDO Para não confundir a pressão manométrica com a absoluta, é comum adicionar uma letra após a unidade. Usa-se M ou m para pressão mano- métrica, e A ou a para pressão absoluta. Exemplo: Em unidades inglesas, a pressão é usualmente medida em psi, que sig- nifica pound per square inch, ou seja, libra por polegada quadrada. Para diferenciar, são usados psig e psia. O g vem da palavra gauge, que signi- fica manômetro, e a é de absolute. Portanto, psig quer dizer pressão ma- nométrica, e psia é a pressão absoluta. Para transformar a pressão de psig para psia, no nível do mar, basta somar a pressão atmosférica, que é igual a 14,7psi: Vejamos qual seria a pressão exercida na base por uma coluna de líquido. É fácil notar que o peso do líquido será o responsável pela força exercida. O volume do líquido contido na coluna é:
  45. 45. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas4646 Pense e Anote Pense e Anote Peso = Vol x peso específico = Vol x ␥ = A . H . ␥ Força Área = Peso Área = A.H.␥ A Pressão = ␥ x H P = H x ␥ 10 HHHH P = ␥ H FIGURA 18 Pressão = VASOS COM FORMATOS E ÁREAS DE BASE DIFERENTES E COM PRESSÃO IGUAL NA BASE O peso do líquido da coluna é de: Como a pressão é a relação entre força (neste caso, entre peso) e área, temos: Simplificando o termo A da área que temos no numerador e no deno- minador, ficamos com: Esta fórmula expressa em unidades usuais se apresenta da seguinte forma: onde: P = pressão em kg/cm2 H = coluna em metros ␥ = peso específico em gf/cm3 Notar que, na dedução da fórmula da pressão da coluna de líquido, a área foi cancelada. Portanto, a “forma” da área não interfere na pressão, tanto faz ser um círculo, um quadrado ou qualquer outro formato. Não importa também se a área é pequena ou grande, a pressão será função apenas da altura da coluna e do peso específico do líquido. Na Figura 18, a seguir, colocamos diversos formatos de vasos, com diferentes áreas de base. Se o líquido (mesmo peso específico ␥) e a altura H forem iguais, as pressões nas bases serão iguais.
  46. 46. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 4747 Pense eAnotePense eAnote PROBLEMA 22 ␥ (água) = 1gf/cm3 P = ␥ . H 10 = 1 x 10 10 = 1kgf/cm2 M P = ␥ x H 10 = 0,74 x 20 10 = 1,48kgf/cm2 M FIGURA 19 ␥ gasolina = 0,74gf/cm3 H = 20me COLUNA DE HG Hg H Qual seria a pressão se tivéssemos uma coluna de 10 metros de água na temperatura ambiente? Peso específico da água na T ambiente: Altura H da coluna de líquido = 10m. Usando a fórmula preparada para as unidades usuais, temos: Para cada 10 metros de altura de coluna de água fria equivale uma pres- são de 1kgf/cm2 . Se calcularmos a pressão para uma coluna de 25 metros de água, acharemos 2,5kgf/cm2 . Qual seria a pressão no fundo de um vaso com uma coluna de 20m de ga- solina com densidade de 0,74? Lembrando que densidade é igual ao peso específico em gf/cm3 , temos que: Qual seria a coluna de mercúrio (␥ = 13,6kgf/cm3 ) necessária para obter a pressão de 1,033kgf/cm2 A (pressão atmosférica ao nível do mar)? PROBLEMA 23 PROBLEMA 24
  47. 47. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas4848 Pense eAnotePense eAnote 1kgf/cm2 1bar 1psi 1mmHg 1m H2 O 1Pa 1kPa 1Mpa 1atm TABELA 15 H = 10 P ␥ = 10 x 1,033 13,6 = 0,760m = 760mm Hg P = ␥ x H 10 PROBLEMA 25 FIGURA 20 H = 70 – 20 = 50cm = = = = = = = = = psi kPaatmm H2 0mmHgbarKgf/cm2 MPa 14,22 14,5 1 0,01934 1,422 1,45x10-4 0,145 145 14,7 98,07 100 6,895 0,133 9,807 0,001 1 1000 101,3 0,9678 0,9869 0,06805 1,32x10-3 0,09678 9,87x0-6 9,87x10-3 9,869 1 10 10,2 0,7031 0,0136 1 1,02x10-4 0,102 102 10,33 735,6 750,1 51,72 1 73,56 7,50x10-3 7,501 7501 760 0,9807 1 0,06895 1,33x10-3 0,09807 1x10-5 0,01 10 1,013 1 1,02 0,07031 0,00136 0,1 1,02x10-5 0,0102 10,2 1,033 0,09807 0,1 6,89x10-3 0,000133 9,81x10-3 1x10-6 0,001 1 0,1013 CONVERSÃO DA UNIDADE DE PRESSÃO TUBO EM U cm H2 O H 80 60 40 20 0 ІІІІІ A coluna de um líquido é um método para expressar uma pressão. É comum usar metros, milímetros ou polegadas de colunas de água ou de mercúrio para definir essas pressões. Existem manômetros de tubos trans- parentes que utilizam esse princípio. Esses tubos foram os primeiros manômetros inventados. Um tubo em U, contendo água, indica a pressão de descarga de um ventila- dor, conforme mostra a Figura 20. Qual o valor da pressão reinante? A pressão no duto é dife- rença de alturas entre os dois lados do tubo em U. A Figura 20 mostra 70 – 20 = = 50cm de água. Se quisermos saber o valor dessa pressão em outras unidades, basta usar a Tabela 15 de conver- são, mostrada anterior- mente. Para passar para kgf/cm2 , temos:
  48. 48. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 4949 PenseeAnotePenseeAnote 100psig = 7,031kgf/cm2 M 1atm = 1,033kgf/cm2 = 10,33m = 760mm Hg = 1,013bar = = 0,1013MPa = 101,3kPa = 14,7 psi = 29,92in Hg A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas –, seguindo recomendação da ISO, organização internacional de padronização, definiu como unidade de pressão no Brasil o Pascal (Pa), admitindo, numa fase de transição, o uso do bar. Portanto, é bom começar a ter uma noção da pressão em Pa, já que com o passar do tempo deverá ser cada vez mais utilizada. Como o Pascal é uma unidade muito pequena, os valores usuais de pressão seriam altos. Por isso, são mais utilizados seus múltiplos MPa (mega Pascal = 1.000.000Pa) e kPa (quilo Pascal = 1.000Pa). 1psi = 0,07031kgf/cm2 100psi = 100 x 0,07031 = 7,031kgf/cm2 ➜ 1m H2 O = 0,1kgf/cm2 50cm H2 O = 0,50m H2 O = 50 x 0,1kgf /cm2 = 0,5kgf/cm2 Da Tabela 15 temos que: A conversão de Pascal para bar é fácil se memorizarmos que: para pas- sar de kPa para bar,,,,, basta dividir o valor por 100. Para passar de MPa para bar,,,,, basta multiplicar por 10. Qual a pressão em kgf/cm2 correspondente a 100psig? Da Tabela 15 temos que: Como a pressão foi dada em psig, a pressão é manométrica: A pressão atmosférica ao nível do mar pode ser dada por: Como podemos ver, a pressão atmosférica ao nível do mar equivale a uma coluna de 10,33m de água. PROBLEMA 26
  49. 49. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas5050 Pense e Anote Pense e Anote PROBLEMA 27 FIGURA 21 COM AR NO TUBO COLUNA MÁXIMA DE ÁGUA COM VÁCUO Pressão atmosférica 1,033kg/cm2 A Pman = –1,033kg/cm2 H máx. = ? Vácuo SEM AR NO TUBO Pman = 0 Pressão atmosférica 1,033kg/cm2 A 3 1 2 3 1 2 Qual seria a coluna de água que teríamos num tubo mergulhado em um re- servatório de água ao nível do mar se retirássemos todo o ar do tubo fa- zendo um vácuo perfeito? Inicialmente, vamos colocar o tubo dentro do reservatório com a vál- vula situada na parte superior aberta para a atmosfera. A água entrará no tubo, ficando no mesmo nível do reservatório. Como os pontos 1 e 2 es- tão no mesmo nível, suas pressões P1 e P2 serão sempre iguais e, no caso, igual à pressão atmosférica local de 1,033kgf/cm2 absoluta ou 0kgf/cm2 manométrica. Vamos conectar a válvula da parte superior do tubo a uma bomba de vácuo e começar a retirar o ar do interior dele. A pressão no tubo P3 começará a cair, e a pressão atmosférica forçará a água para o in- terior do tubo, fazendo seu nível subir. Esta coluna de água compensará a pressão negativa da parte superior do tubo P3, mantendo sempre a pres- são no ponto 1 igual à pressão atmosférica local P2.
  50. 50. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 5151 Como podemos notar, para cada líquido, em função do seu peso específico, teremos uma coluna máxima. No caso de querer retirar água de um poço com uma bomba colocada na superfície, ficaremos limitados à profundidade teórica de 10,33m. Na prática, este valor é bem inferior pelas seguintes razões: Uma bomba centrífuga jamais conseguirá fazer um vácuo perfeito. As bombas possuem necessidade de uma energia mínima na sucção (NPSH disponível – que será visto posteriormente). Há perdas de carga por atritos, choques e mudanças de direção do líquido na tubulação de sucção. PenseeAnotePenseeAnote ␮ ou ␷ ІІІІІ 1,033 = 1 x P 10 ІІІІІ H = 10,33mP = ␥ x H 10 ІІІІІ 1,033 = 0,75 x H 10 ІІІІІ H =P = ␥ x H 10 = 13,77m 10,33 0,75 ␮ ␷ Se, por hipótese, conseguíssemos fazer um vácuo absoluto, ou seja, re- tirar todo o ar do interior do tubo, a pressão absoluta seria igual a zero, ou, o que é a mesma coisa, a pressão manométrica seria = –1,033kgf/cm2 . Neste caso, a coluna seria: Esta seria a coluna máxima que poderia ser conseguida para água. Se, no lugar de água, tivéssemos gasolina (g gasolina = 0,75gf/cm3 ), a co- luna máxima seria: Por isso, o máximo que se consegue aspirar com uma bomba centrífu- ga fica em torno de 7 ou 8 metros quando trabalhando com água. Notar também que os 10,33m ocorreriam ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é maior. Num local de maior altitude, como a pres- são atmosférica é menor, a coluna seria menor. Esta coluna é também influenciada pelo peso específico do líquido (␥). Quanto menor o ␥, mai- or a coluna H de líquido (ver fórmula usada anteriormente). Viscosidade A viscosidade pode ser definida como a resistência do fluido ao escoamento.
  51. 51. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas5252 Pense e Anote Pense e Anote FIGURA 22 ÁguaÓleo 1Poise 1cP (centipoise) 1Pa.s 1 lbm/ft.s 1 0,01 10 14,88 100 1 1.000 1488 0,1 0,001 1 1,488 0,0672 0,000672 0,672 1 TABELA 16 = = = = 1cP = 0,01poise Poise cP Pa.s lbm / ft.s DIFERENÇAS DE VISCOSIDADES CONVERSÃO DE VISCOSIDADES DINÂMICAS Suponhamos dois vasilhames, um com óleo de massa específica igual à da água, porém mais viscoso, e outro com água. Ao tentar girar uma pá para movimentar os líquidos, notaríamos uma resistência maior no óleo do que na água. Isso é devido à maior viscosidade do óleo, comparada com a da água. Existem dois modos de expressar a viscosidade: dinâmica (␮) e cine- mática (((((␯).).).).). A viscosidade dinâmica (␮) é a propriedade do líquido que expressa sua resistência ao deslocamento de suas camadas. Quanto maior a viscosidade dinâmica, maior a resistência ao desloca- mento. A principal unidade para medir viscosidade dinâmica é o poise (pronun- cia-se “poase”). Normalmente, é usado um submúltiplo 100 vezes menor, o centipoise (cP). A viscosidade de um líquido varia inversamente com a temperatura. Quanto maior a temperatura, menor a viscosidade.
  52. 52. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 5353 Pense eAnotePense eAnote ␷ = ␮ ␳ 1cSt = 0,01St = 1mm2 /s1St = 1cm2 /s TABELA 17 31 35 40 50 60 70 80 90 100 150 200 250 300 400 500 600 700 800 900 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 10.000 SSU – segundos saybolt universal – – – – – 12,95 13,70 14,44 15,24 19,30 23,5 28,0 32,5 41,9 51,6 61,4 71,1 81,0 91,0 100,7 200 300 400 500 1.000 SSF – segundos saybolt furol 1 2,56 4,30 7,40 10,3 13,1 15,7 18,2 20,6 32,1 43,2 54,0 65,0 87,60 110 132 154 176 198 220 440 660 880 1.100 2.200 cSt centistokes 1,00 1,16 1,31 1,58 1,88 2,17 2,45 2,73 3,02 4,48 5,92 7,35 8,79 11,70 14,60 17,50 20,45 23,35 26,30 29,20 58,40 87,60 117,0 146 292 Graus Engler CONVERSÃO DE VISCOSIDADES CINEMÁTICAS A viscosidade cinemática (␯) é a relação entre a viscosidade dinâmica (␮) e a massa específica (␳). As unidades mais usadas são: stoke (St); centistoke (cSt); e SSU: Na lubrificação das bombas da Petrobras é comum utilizar o óleo Mar- brax TR-68, que possui uma viscosidade de 63,9cST a 40o e de 8,64cST a 100o C. A conversão pode ser feita por:
  53. 53. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas5454 Pense eAnotePense eAnote PROBLEMA 28 ␯ (cSt) = ␮(cP) densidade = 900 0,9 = 1.000 FIGURA 23 ␯ (cSt) = ␮(cP) ␳(g/cm3 ) = ␮(cP) densidade PRESSÃO DE VAPOR Fase vapor Fase líquida Manômetro Termômetro A viscosidade cinemática é bem mais utilizada no estudo de bombas do que a dinâmica. Podemos converter a viscosidade dinâmica em centistokes para visco- sidade cinemática em centipoise, usando a fórmula: Qual seria a viscosidade em centistokes de um óleo cuja densidade é de 0,9 e a viscosidade dinâmica de 900cP? Pressão de vapor Para cada temperatura de um líquido, existirá uma pressão na qual tere- mos um equilíbrio entre as fases vapor e líquida. Então, dizemos que o líquido se encontra saturado. À pressão exercida nas paredes do recipi- ente pela fase vapor denominamos pressão do vapor deste líquido para esta temperatura. Suponhamos um vaso com um líquido volátil, como GLP ou gasolina. A pressão de vapor é a pressão medida na fase gasosa e é expressa em valores de pressão absoluta. A pressão de vapor aumenta com o aumento de temperatura. Pv = Pman + Patm
  54. 54. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 5555 PenseeAnotePenseeAnote FIGURA 24 Líquido Curva da pressão de vapor Temperatura (o C) PV1 T1 Vapor Temperatura (o C) Pressão absoluta FIGURA 25 Pressão absoluta (bar) 1. Acetona 2. Álcool etílico 3. Ácido fórmico 4. Amônia 5. Anilina 6. Etano 7. 8. Etileno 9. Etileno glicol 10. Gasolina 11. Benzeno 12. Clorobenzeno 13. Dietil-éter 14. Difenil 15. Downtherm A 16. Ácido Acético 17. Glicerina 18. Isobutano 19. Hexano 20. Querosene 21. Álcool metílico 22. Naftaleno 23. Propano 24. Propileno 25. Tolueno 26. Água CURVA DA PRESSÃO DE VAPOR PRESSÃO DE VAPOR EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA Para uma dada temperatura T1, se a pressão do fluido for superior à pressão de vapor PV1, o fluido estará na fase líquida. Se a pressão for infe- rior, estará na fase vapor. Para uma pressão de vapor PV1, se a temperatura for inferior a T1, o flui- do estará na fase líquida. Se a temperatura for maior, estará na fase vapor. A pressão de vapor é sempre expressa em valores absolutos como, por exemplo, 4,6kg/cm2 A.
  55. 55. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas5656 Pense e Anote Pense e Anote PROBLEMA 29 ␩ ␩ = Energia cedida Energia recebida ␩ Qual a pressão de vapor do propano na temperatura de 60o C? Na Figura 25, o propano corresponde à linha 23. Entrando no eixo de tem- peratura com 60o C e seguindo até a linha 23, temos 20barA. Ao nível do mar, se colocarmos uma panela aberta com água no fo- gão e começarmos a aquecê-la, a pressão de vapor subirá com a tempe- ratura da água até atingir a pressão reinante no ambiente que, nesse caso, é a pressão atmosférica (1,033kgf/cm2 A). Nesse momento, a água come- çará a vaporizar (ferver). Nessa pressão, a temperatura da água será de 100o C. A temperatura não ultrapassará esse valor por mais que aumen- temos a chama do fogão. Isso porque a pressão que está reinando sobre a panela, no caso, a pressão atmosférica, não se modificará. Caso quei- ramos cozinhar mais rapidamente o alimento, teremos de aumentar a temperatura da água, e isso só será possível se aumentarmos a pressão no interior da panela, ou seja, fazendo com que a pressão de vapor au- mente. Este é o princípio da panela de pressão, a qual possui uma válvu- la de segurança, que só permite o escape dos vapores da água após atin- gir uma certa pressão. Para cozinhar com água a 150ºC, a pressão da panela teria de ser de aproximadamente 5barA (ver valor aproximado na Figura 25 – curva 26 – o valor correto é de 4,76barA), ou seja, cerca de 4barM. Para cozinhar com 200o C, seria necessário 15,55barA. Essas pressões correspondem às pres- sões de vapor da água para as temperaturas citadas. Alguns líquidos, como o propano, possuem a pressão de vapor na tem- peratura ambiente superior à pressão atmosférica. Por isso, se colocarmos propano num vaso aberto, ele irá vaporizar-se. Quando estamos bombeando, precisamos que o líquido esteja sem- pre numa pressão acima da pressão de vapor para evitar que haja vapori- zação no interior da bomba, fenômeno que é conhecido como cavitação e que veremos com mais detalhes na parte em que falaremos de bombas. Rendimento Rendimento de uma máquina é a relação entre as energias recebidas e cedidas por essa máquina. No caso de uma bomba, a energia é recebida através do eixo de acionamento. A energia é cedida ao líquido pelo impe- lidor, sob a forma de pressão e de velocidade.
  56. 56. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 5757 PenseeAnotePenseeAnote PROBLEMA 30 1 Vazão na seção 2 = v2 x A2 Vazão na seção 1 = v1 x A1 v1 x A1 = v2 x A2 FIGURA 26 2 Q1 Q1 = Q2 = V1 x A1 = V2 x A2 v1 = v2 x A2 A1 v1 = v2 x D2 D1 ( ) 2 a ESCOAMENTO DE UM LÍQUIDO NUMA TUBULAÇÃO Q2 Qual seria o rendimento de uma bomba cujo motor entrega 40hp no eixo e a bomba cede ao líquido 20hp? Nesse caso, a bomba estaria transformando em calor, por atrito e por outras ineficiências, metade da energia recebida. Equação da continuidade Considerando um fluido como incompressível, pelo esquema da Figura 26, podemos afirmar que, desde que não tenhamos nenhuma saída ou entrada de líquido entre as seções 1 e 2, a vazão Q1 na seção 1 é igual à vazão Q2 na seção 2. Como a vazão é o produto da velocidade pela área, teremos: Como as vazões são iguais nas duas seções, teremos: = 0,50 ou 50% 20 40 Energia cedida Energia recebida ␩ = =
  57. 57. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas5858 Pense e Anote Pense e Anote Área interna do tubo 4"shd 40’→→→→→ A2 = 82,1cm2 6"sch 40’→→→→→ A1 = 186,4cm2 v1 = v2 x A2 A1 = 3 x 82,1 186,4 = 1,32m/s onde: v1 = Velocidade média de escoamento na seção 1. v2 = Velocidade média de escoamento na seção 2. D1 = Diâmetro interno da tubulação na seção 1. D2 = Diâmetro interno da tubulação na seção 2. Dobrando a área de uma seção da tubulação, a velocidade média cairá para a metade. Se do- brarmos o diâmetro, a área aumenta quatro ve- zes e a velocidade média cairá para 1/4. Temos uma velocidade média de escoamento de 3m/s numa tubulação de 4"sch 40. Qual será a velocidade de escoamento num outro trecho da linha com tubo de 6"sch 40? Da tabela de tubos (ver Tabela 18) tiramos: Teorema de Bernouille Um fluido escoando numa tubulação possui três formas de energia: Energia potencial ou de altura. Energia de pressão. Energia de velocidade ou cinética. A energia potencial é a que temos quando o líquido se encontra a uma determinada altura, como nos casos de barragens de usinas hidrelétricas. A água, ao escoar da cota em que se encontra até as turbinas hidráulicas, localizadas num nível mais baixo, tem capacidade de acionar uma turbi- na acoplada a um gerador de eletricidade. Essa capacidade é chamada de energia potencial. Para uma mesma massa, quanto maior a altura, maior a energia contida. A energia sob a forma de pressão é a que, por exemplo, permite a realização de um trabalho como o deslocamento de um pistão numa prensa hidráulica. Outro exemplo é o de um macaco hidráulico que levanta um peso. PROBLEMA 31 A área varia com o quadrado do diâmetro área = 4 ␲ D2
  58. 58. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 5959 Pense eAnotePense eAnote FIGURA 27 E1 = P1 ␥ + V1 2 2g + Z1 E2 = P2 ␥ + V2 2 2g + Z2 P1 ␥ + V1 2 2g + Z1 = P2 ␥ + V2 2 2g + Z2 = constante Teorema de Bernouille P ␥ = Energia de pressão V2 2g = Energia de velocidade Z = Energia potencial TEOREMA DE BERNOUILLE Seção 2 V2 V1 Z1 Z2Seção 1 Linha de referência A energia de velocidade, também chamada de energia cinética, é a decorrente da velocidade de escoamento. Um exemplo de uso da energia cinética são os geradores eólicos (movidos pelo vento). As energias no ponto 1 e no ponto 2 da tubulação mostrada no esque- ma acima, expressas em dimensões de coluna de líquido, seriam: Pelo princípio de conservação de energia, no qual afirmamos que ener- gia não se perde nem se cria, apenas se transforma, a energia no ponto 1 é igual à energia no ponto 2. Temos então que: Onde os termos representam:
  59. 59. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas6060 Pense eAnotePense eAnote E1 = E2 + perdas de carga P1 ␥ + V1 2 2g + Z1 = P2 ␥ + V2 2 2g + Z2 + perdas FIGURA 28 V1 Z2 P2 – P1 ␥ +Energia cedida pela bomba = E2 – E1 = V2 2 – V1 2 2g + Z2 – Z1 V2 P1 P2 Z1 Linha de referência E2 – E1 = Energia cedida pela bomba ENERGIA CEDIDA PELA BOMBA A equação anterior é válida apenas teoricamente, já que, na prática, temos algumas perdas de energia entre os pontos 1 e 2 decorrentes de atritos, choques etc., ficando a equação como: Essas perdas recebem o nome de perda de carga entre o ponto 1 e o ponto 2. Pela equação anterior, também podemos calcular a energia fornecida por uma bomba para uma determinada vazão. No caso da bomba, não temos perda, mas ganho de energia. Medindo a energia no flange de des- carga (E2) e no flange de sucção (E1) da bomba, a diferença entre essas energias é a fornecida pela bomba para aquela vazão. Quando tratarmos das curvas características das bombas centrífugas, voltaremos a este assunto.
  60. 60. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 6161 PenseeAnotePenseeAnote TABELA 18 ½” ¾” 1" 2" 3" 4" 6" 8" 10" 12" 14" 16" 18" 20" 24" Diâm. Nominal 2,77 3,73 4,75 7,47 2,87 3,91 5,54 7,82 2,87 3,91 6,35 9,09 3,91 5,54 8,71 11,07 5,48 7,62 11,1 15,2 6,02 8,56 13,5 17,1 7,11 10,97 18,2 21,9 8,18 12,7 22,2 23,0 9,27 12,7 15,1 28,6 9,52 10,3 12,7 17,4 9,52 11,1 12,7 19,0 9,52 12,7 21,4 9,52 12,7 14,3 23,8 9,52 12,7 15,1 26,2 9,52 12,7 17,4 30,9 Espessura (mm) 21 27 33 60 89 114 168 219 273 324 356 406 457 508 610 Diâm. ext. (mm) Std XS – XXS Std XS – XXS Std XS – XXS Std XS – XXS Std XS – XXS Std XS – XXS Std XS – XXS Std XS XXS – Std XS – – Std – XS – Std – XS – Std XS – Std XS – – Std XS – – Std XS – – Padrões 40 80 160 – 40 80 160 – 40 80 160 – 40 80 160 – 40 80 160 – 40 80 160 – 40 80 160 – 40 80 – 160 40 60 80 160 – 40 – 80 30 40 – 80 30 40 80 – – 40 80 20 30 40 80 20 – 40 80 40S 80S – – 40S 80S – – 40S 80S – – 40S 80S – – 40S 80S – – 40S 80S – – 40S 80S – – 40S 80S – – 40S 80S – – 40S – 80S – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 15,8 13,8 11,8 6,4 20,9 18,8 15,6 11,0 26,6 24,3 20,7 15,2 52,5 49,2 42,9 38,2 77,9 73,6 66,7 58,4 102,3 97,2 87,3 80,1 154 146,3 131,8 124,4 202,2 193,7 174,6 173,1 254,5 247,6 242,9 215,9 304,8 303,2 298,4 288,9 336,5 333,4 330,2 317,5 387,3 351,0 363,6 438,1 431,8 428,6 409,6 488,9 482,6 477,9 455,6 590,5 584,2 574,7 547,7 Diâm. int. (mm) 1,96 1,51 1,10 0,32 3,44 2,79 1,91 0,95 5,57 4,64 3,37 1,82 21,7 19,0 14,4 11,4 47,7 42,6 34,9 26,8 82,1 74,2 59,9 50,3 186,4 168,2 136,4 121,5 321,1 294,6 239,4 235,5 509,1 481,9 463,2 365,8 729,6 722,0 655,5 699,4 889,7 872,9 856,2 791,7 1.178,1 1.140,1 1038,1 1.507,8 1.464,3 1.443,3 1.3017,5 1.877,5 1.829,1 1.793,6 1.630,4 2742,1 2677,6 2593,7 2355,0 Área int. cm2 0,42 1,62 1,94 2,55 1,68 2,19 2,88 3,63 2,50 3,23 4,23 5,44 5,44 7,47 11,08 13,44 11,28 15,25 21,31 27,65 16,06 22,29 33,49 40,98 28,23 42,51 67,41 79,10 42,48 64,56 107,8 111,1 60,23 81,45 95,72 172,1 73,74 79,65 97,34 131,7 81,2 94,29 107,3 157,9 93,12 123,2 203,0 105,0 139,0 155,9 254,1 116,9 154,9 182,9 310,8 140,8 186,7 254,7 440,9 Peso kgf/m DADOS SOBRE TUBOS Tabela de tubos
  61. 61. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas6262 Pense e Anote Pense e Anote TABELA 19 ⌮ ␨ Zeta TABELA 20 Prefixo exa peta tera giga mega quilo hecto deca Múltiplo 1018 1015 1012 109 106 103 102 10 Símbolo E P T G M k H da Nome quintilhão quadrilhão trilhão bilhão milhão mil cem dez Múltiplo 10-18 10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 10-2 10-1 Prefixo atto femto pico nano micro mili centi deci Símbolo a f p n ␮ m c d Nome quintilionésimo quadrilionésimo trilionésimo bilionésimo milionésimo milésimo centésimo décimo ␮m = 10-6 m = micrometro = milionésimo do metro LETRAS GREGAS PREFIXOS Letras gregas Relação das letras gregas maiúsculas e minúsculas. Prefixos Exemplos: cm = centímetro = 10-2 m = centésimo do metro ml = mililitro = 10-3 litro = milésimo de litro kg = quilograma = 103 gramas = mil gramas MW = megawatt = 106 Watt = milhões de Watt Gb = gigabite = 109 bites = bilhão de bites ⌭ ␧ Épsilon⌬ ␦ Delta⌫ ␥ Gama〉 ␤ Beta〈 ␣ Alfa ⌴ ␮ Mi⌳ ␭ Lambda⌲ ␬ Kapa⌱ ␫ Iota⌰ ␪ Teta⌯ ␩ Eta ⌺ ␴ Sigma⌹ ␳ Rô⌸ ␲ Pi⌷ ␱ Ômicron⌾ ␰ Csi⌵ ␯ Ni ⑁ ␸ Ômega⌿␺ Psi⌾␹ Qui⌽ ␾ ␸ Fi⌼ ␷ Ípsilon⌻ ␶ Tau
  62. 62. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 6363 PenseeAnotePenseeAnote ResumoResumo ÁREA DE FIGURAS GEOMÉTRICASÁREA DE FIGURAS GEOMÉTRICASÁREA DE FIGURAS GEOMÉTRICASÁREA DE FIGURAS GEOMÉTRICASÁREA DE FIGURAS GEOMÉTRICAS Lado ao quadrado Base x Altura Base x Altura Base média x Altura Quadrado Retângulo Paralelogramo Trapézio A = a2 A = b . h A = b . h h . (b1 + b2 ) VOLUME DOS SÓLIDOSVOLUME DOS SÓLIDOSVOLUME DOS SÓLIDOSVOLUME DOS SÓLIDOSVOLUME DOS SÓLIDOS Lado ao cubo Largura x Profundidade x Altura Área da base x Altura Área da base x Altura sobre 3 Cubo Paralelepípedo Cilindro Cone V = a3 V = a . b . h V = B . h = ␲ . r2 . h V = B . h = ␲ . r2 . h VELOCIDADE LINEARVELOCIDADE LINEARVELOCIDADE LINEARVELOCIDADE LINEARVELOCIDADE LINEAR Distância percorrida sobre tempov = D t VELOCIDADE ANGULARVELOCIDADE ANGULARVELOCIDADE ANGULARVELOCIDADE ANGULARVELOCIDADE ANGULAR Pi x rpm sobre 30w = 2␲ N 60 = ␲ N 30 rd/s VVVVVAZÃOAZÃOAZÃOAZÃOAZÃO Volume sobre tempoQ = Vol t = v x A = v.␲.r2 30 ACELERAÇÃOACELERAÇÃOACELERAÇÃOACELERAÇÃOACELERAÇÃO Variação da velocidade no tempoa = v2 – v1 t2 – t1 FORÇAFORÇAFORÇAFORÇAFORÇA Massa x AceleraçãoF = m x a Peso = m x g 2 Triângulo Círculo (b . h) 2 Base x Altura sobre 2 A = ␲ . r2 = ␲ . D2 4 Pi x Raio ao quadrado 3 3 Esfera V = 4 . ␲ . r3 3 Quatro terços de Pi x Raio ao cubo A = A =
  63. 63. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas6464 Pense e Anote Pense e Anote ResumoResumo t É a relação entre as energias cedida e a recebida ␩ = Energia cedida Energia recebida RENDIMENTORENDIMENTORENDIMENTORENDIMENTORENDIMENTO Viscosidade cinemática é a viscosidade dinâmica dividida pela densidade ␯ (cSt) = ␮(Cp) Densidade VISCOSIDADE DINÂMICAVISCOSIDADE DINÂMICAVISCOSIDADE DINÂMICAVISCOSIDADE DINÂMICAVISCOSIDADE DINÂMICA ␮ E CINEMÁTICAE CINEMÁTICAE CINEMÁTICAE CINEMÁTICAE CINEMÁTICA ␯ PRESSÃOPRESSÃOPRESSÃOPRESSÃOPRESSÃO Força sobre área ou peso específico x Altura sobre 10 P = F A P = ␥ x H 10 p/ P em kgf/cm2 ␥ em gf/cm3 →→→→→ H = m DENSIDADEDENSIDADEDENSIDADEDENSIDADEDENSIDADE Relação entre massa específica do líquido e da água d = Massa específica do produto Massa específica da água PESO ESPECÍFICOPESO ESPECÍFICOPESO ESPECÍFICOPESO ESPECÍFICOPESO ESPECÍFICO Peso sobre o volume␥ = Massa Volume MASSA ESPECÍFICAMASSA ESPECÍFICAMASSA ESPECÍFICAMASSA ESPECÍFICAMASSA ESPECÍFICA Massa sobre o volume␳ = Massa Volume POTÊNCIAPOTÊNCIAPOTÊNCIAPOTÊNCIAPOTÊNCIA Trabalho sobre tempoPot = T TORQUETORQUETORQUETORQUETORQUE Força x Raio de giroT = F x d TRABALHOTRABALHOTRABALHOTRABALHOTRABALHO Força x DistânciaT = F x d
  64. 64. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 6565 Pense eAnotePense eAnote ResumoResumo Velocidade da seção 1 igual à velocidade da seção 2 x Relação entre as áreas 2 e 1 ou multiplicada pelas relações entre os quadrados dos diâmetros 2 e 1 V1 = V2 x A2 A1 EQUEQUEQUEQUEQUAÇÃO DAÇÃO DAÇÃO DAÇÃO DAÇÃO DA COA COA COA COA CONTINUIDNTINUIDNTINUIDNTINUIDNTINUIDADEADEADEADEADE D2 D1 ( ) 2 ou V1 = V2 x P1 ␥ TEOREMA DE BERNOUILLETEOREMA DE BERNOUILLETEOREMA DE BERNOUILLETEOREMA DE BERNOUILLETEOREMA DE BERNOUILLE + V1 2 2g + Z1 = P2 ␥ + V2 2 2g + Z2 + perdas Pressão sobre peso específico + Velocidade ao quadrado sobre 2 x Aceleração da gravidade + Altura do manômetro na seção 1 igual à da seção 2 + Perdas
  65. 65. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 6767 ombas são máquinas destinadas à transferência de líquidos de um ponto para outro. Para realizar essa movimentação, as bombas cedem ener- gia ao líquido sob a forma de pressão e de velocidade, sendo a forma de pressão a predominante. É importante conhecer o funcionamento de um equipamento para que possamos realizar manutenção adequada. Esse conhecimento facilita a identificação de falhas e o modo de saná-las. O presente trabalho visa dar este conhecimento. BB PenseeAnotePenseeAnote Bombas Na indústria em geral, o acionamento das bombas é realizado, princi- palmente, por motores elétricos. Essa preferência é devido ao fato de os custos de aquisição e de operação serem inferiores aos das turbinas e dos Os fabricantes disponibilizam uma grande variedade de bombas, que podem ser grupadas em duas famílias principais, cada uma delas com características que serão objeto de apreciação ao longo desse trabalho: ➜ Bombas dinâmicas ou turbobombas. ➜ Bombas de deslocamento positivo ou volumétricas. Para funcionar, a bomba necessita receber energia de um acionador. Os principais acionadores usados nas bombas são: ➜ Motores elétricos. ➜ Turbinas a vapor. ➜ Motores de combustão interna. Bombas
  66. 66. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas6868 Pense e Anote Pense e Anote motores de combustão interna. Os motores elétricos possuem rendimento na casa dos 90% contra cerca de 30% dos dois outros acionadores citados. Durante muito tempo, as turbinas possuíram uma vantagem sobre os motores elétricos, a saber, a possibilidade de variar a rotação. Hoje em dia, com o barateamento dos variadores de freqüência, é cada vez mais comum utilizar motores elétricos com rotação variável no acionamento de bombas. Os motores de combustão interna são pouco utilizados em refinari- as, ficando seu uso restrito a casos excepcionais de segurança, como bombas reservas de água contra incêndios ou de produtos que, ao es- coarem através de oleodutos, são passíveis de endurecimento caso cesse o bombeamento. Se não dispusermos de vapor nas instalações, isso é outro motivo que poderá levar à utilização de tal alternativa de acio- namento. Esses motores, quando empregados, são geralmente movi- dos a óleo diesel. Além deles, existem algumas bombas alternativas que são acionadas por meio de cilindros a vapor. Em unidades novas, essa aplicação está fi- cando cada vez mais rara. Os motores pneumáticos, devido a sua baixa confiabilidade e ao seu alto custo operacional, não são utilizados em bombas de processo. São aplicados, principalmente, como acionadores de bombas portáteis de abastecimento de óleo lubrificante a partir de tambores. Sua vantagem é a de não causar riscos de explosão e de serem facilmente acionáveis devi- do à grande disponibilidade de pontos de alimentação de ar comprimido existentes nas unidades. Nos locais em que a falha da bomba possa ocasionar problema de se- gurança ou prejuízos elevados, é usual a adoção de bomba reserva de modo a não interromper o funcionamento da unidade. Visando aumentar a segurança operacional, é comum adotar duas fon- tes distintas de alimentação para os acionadores, reduzindo assim a pos- sibilidade de parada do sistema para o qual a bomba trabalha. Quando ambas, a bomba principal e a reserva, são acionadas por mo- tor elétrico, é comum a utilização de alimentadores elétricos (feeders) di- ferentes para cada uma delas. É comum também ter a bomba principal acionada por motor elétrico e a reserva por turbina a vapor, ou o contrá- rio. A vantagem em ter o motor como reserva é a sua elevada aceleração, que faz com que a bomba entre em operação rapidamente, caso tenha- mos uma falha do equipamento principal. Já a desvantagem é que, ao usar a turbina a vapor como principal, aumentamos o custo operacional devi- do ao fato de seu rendimento ser menor. O sistema de partida automáti- co do motor elétrico é mais simples do que o da turbina. De modo geral, o fornecimento do vapor é mais confiável do que a energia elétrica. A es- colha do tipo de acionador principal deverá levar em conta esses fatores.
  67. 67. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 6969 Com o intuito de aumentar a flexibilidade operacional, o que permite variar significativamente a vazão, algumas instalações adotam diversas bombas operando em paralelo; nesses casos, fica uma delas como reser- va. Caso venha a falhar mais de uma bomba simultaneamente, o sistema ainda continuará sendo atendido, só que com uma vazão menor. Pense eAnotePense eAnote
  68. 68. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 7171 o chegar ao almoxarifado, vinda do fabricante, uma bomba nova deve ser submetida a uma inspeção de recebimento. Embora a maioria das bombas adquiridas pela Petrobras seja ins- pecionada durante sua fase de fabricação e de testes, podem ocorrer danos entre a saída da fábrica e a chegada ao almoxarifado da refina- ria usuária. Normalmente, as bombas são embaladas pelo fabricante em caixotes de madeira fechados por placas de compensado, ou em caixotes com ri- pas de madeira pregadas, do tipo engradado. No ato do recebimento, o primeiro passo é ler a pasta que contém a documentação de compra (pasta do PCM) para saber que itens deveriam ser fornecidos juntamente com a bomba. A inspeção de recebimento deve constar no mínimo de: 1. Verificação do estado do caixote de madeira. Caso ele tenha sido mal manuseado, como, por exemplo, ter caído durante o transporte, pro- vavelmente a parte de madeira deverá estar danificada. Havendo da- nos, a inspeção deverá ser mais detalhada. 2. Caso a bomba tenha vindo num caixote fechado, abri-lo para verificar sua plaqueta de identificação e a do acionador para assegurar-se de que a bomba é mesmo a encomendada. 3. Análise dos estados da base metálica; da bomba; do acionador; do aco- plamento e da sua proteção; das linhas de refrigeração e de selagem; do sistema de lubrificação e dos parafusos de nivelamento. 4.Verificação dos sobressalentes encomendados: se foram fornecidos com as especificações e as quantidades corretas. 5. Conferência da documentação, tal como manuais e desenhos: se vie- ram junto com a bomba (em alguns casos eles são fornecidos com an- tecedência e, em outros, somente após a entrega). Verificar se a docu- mentação está de acordo com a quantidade solicitada. O manual da bomba deve conter no mínimo: • Folhas de dados da bomba e do acionador (se este último fizer parte do fornecimento). PenseeAnotePenseeAnote Recebimento da bomba Recebimento da bomba AA
  69. 69. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas7272 Pense e Anote Pense e Anote • Dados dos testes efetuados na fábrica (desempenho, vibração, NPSH etc.). • Instruções de manutenção e de operação da bomba. • Desenho de corte da bomba com todos os itens identificados. • Lista das peças relacionadas no desenho de corte da bomba com as referências comerciais, os materiais de fabricação e as quantidades empregadas na bomba. • Desenho do conjunto da bomba, mostrando a base, a bomba, seu acionador, acoplamento e as respectivas cotas. •Desenho da selagem. No caso do uso de selo mecânico, devem cons- tar: plano de selagem; corte do selo; lista de peças com identifica- ção das referências comerciais; material de fabricação e quantida- de empregada. Caso a selagem seja feita por meio de gaxetas, de- verá ter a especificação do tipo, do tamanho e do número de anéis utilizados, além de um corte da caixa de selagem, mostrando o po- sicionamento das gaxetas em relação ao anel de distribuição (anel de lanterna). • Desenhos de corte do acionador, com lista de peças, referências co- merciais e materiais e quantidades utilizadas. 6. Descrição da preservação realizada pelo fabricante da bomba. 7. Verificação de todas as suas entradas (flanges, furos que comunicam com o interior da carcaça, caixa de mancais e de selagem): se estão pro- tegidas para evitar a entrada de umidade e de objetos estranhos. Estando tudo correto, pode ser dado o aceite da bomba no pedido de verificação de material. ResumoResumo Na inspeção de recebimento de uma bomba, deve-se verificar: Se ocorreram danos durante o transporte. Se a documentação da bomba e de seus componentes foi fornecida. Se os bocais e os furos roscados estão protegidos.
  70. 70. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 7373 té a partida efetiva, ou seja, durante o período em que permane- cer estocada e mesmo após ser montada na base, um plano de preserva- ção deve ser obedecido. É usual o fabricante fazer alguns pontos de pre- servação na fábrica, o que costuma ser eficaz para um período de 6 me- ses, findos os quais eles devem ser renovados. Um dos principais cuidados que devemos ter é o de impedir a queda de algum objeto no interior da bomba. Para tal, os flanges devem ser pro- tegidos com uma tampa plástica ou uma chapa metálica com junta. Esse material só deve ser retirado na fase de colocação das tubulações. As aber- turas roscadas devem todas ser protegidas com um plugue (bujão) rosca- do de plástico ou metálico. Bombas que vão ser lubrificadas por sistema de névoa podem ser pre- servadas por esse sistema. Nesse caso, deve ser feita uma linha adicional para a carcaça da bomba. Logicamente, para tal preservação, o sistema de geração de névoa terá de ser instalado com antecedência. Caso não exista o sistema de névoa, passado o período de preservação recomendado pelo fabricante, a bomba deve ser cheia com um líquido de proteção adequado, devendo ser girada algumas voltas e drenada. Esse líquido costuma ser um óleo com alto teor de antioxidante. Recomenda-se colocar na caixa de mancais o mesmo óleo de preserva- ção. Na falta deste, usar um óleo tipo turbina, por exemplo, Marbrax 68, com nível até a parte inferior do eixo. Em seguida, girar manualmente al- gumas voltas. O copo nivelador deve ser retirado e guardado num local seguro até pouco antes da partida da bomba. Na sua furação, colocar um plugue roscado. Evitar que o peso da parte rotativa recaia sempre sobre o mesmo ponto do rolamento, ocasionando a corrosão localizada e o desgaste (brinnelling). Para evitar que isso ocorra, girar periodicamente o eixo da bomba e do aci- onador (de 15 em 15 dias é um bom prazo) no sentido indicado pela pla- queta de rotação, de 1 volta + 1/4 de volta. Para essa operação de giro, se não for possível fazê-lo com a mão, usar uma chave de cinta no acoplamen- to ou no eixo. Não utilizar chave de grifo para não danificar nem o eixo, PenseeAnotePenseeAnote Preservação AA Preservação
  71. 71. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas7474 Pense e Anote Pense e Anote nem o acoplamento. Fazer uma marca com tinta ou marcatudo no acopla- mento para acompanhar a posição de parada do eixo. As superfícies usinadas da base metálica que ficarem expostas, como a região de apoio do acionador e da bomba, devem ser preservadas com graxa ou parafina para evitar sua oxidação. O óleo colocado na caixa de mancais deve ser trocado a cada 6 meses se o ambiente for medianamente agressivo como, por exemplo, regiões próximas ao mar ou de elevada umidade. ResumoResumo A preservação deve ser renovada a cada 6 meses. Girar o eixo da bomba a cada 15 dias de 1+1/4 de volta no sentido da rotação.
  72. 72. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas 7575 PenseeAnotePenseeAnote Instalação e teste de partida Instalação e teste de partida EEnganos cometidos nesta etapa ocasionam problemas futuros difí- ceis de serem reparados. Podemos dividir esta fase em três outras, enu- meradas a seguir: 1. Nivelamento/grauteamento. 2. Conexão com os flanges. 3. Alinhamento. O grauteamento é a operação de colocar uma massa adequada entre a base de concreto e a base metálica da bomba, fazendo uma união efetiva entre elas, com o objetivo de aumentar a rigidez da base e a massa do conjunto. Assim, as forças que atuam na bomba terão seus efeitos atenu- ados, sejam estas forças de tensão da tubulação nos flanges da bomba, sejam de desbalanceamento. Uma bomba bem grauteada vibrará muito menos do que uma outra submetida aos mesmos esforços com graute inadequado. FIGURA 29 GRAUTEAMENTO DE UMA BASE DE BOMBA Base de apoio da bomba que pode ser usada para nivelamento Bases de apoio do motor que podem ser usadas para nivelamento 25mm mínimo Chumbador Parafuso de nivelamento com placa Parafuso de nivelamento com placa Chumbador Forma de madeira para conter o graute Graute Base de concreto
  73. 73. P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O Manutenção e Reparo de Bombas7676 Pense e Anote Pense e Anote Antigamente, o graute era realizado com uma massa de cimento rala. Hoje em dia, são empregados cimentos próprios, que curam bem mais rápido. Os especialistas consideram como o melhor material para graute um epóxi específico para esse fim. Como seu custo é bem superior ao do cimento, esse fator acaba sendo um inibidor para uso generalizado. O API 610 (bombas centrífugas) e o API 686 (montagem de máquinas) recomen- dam o uso de epóxi no grauteamento das bombas. Na montagem da bomba, os seguintes passos devem ser seguidos, supondo que a base de concreto esteja pronta e curada. A cura completa do concreto só ocorre 28 dias após sua fundição. 1. Verificar se o posicionamento dos chumbadores na base de concreto está compatível com os furos existentes da base metálica da bomba. Hoje em dia, é raro o uso de chumbador tipo L. Isso pode ser feito pelo desenho da base da bomba, ou se a bomba já estiver na planta, obser- var diretamente a base metálica. 2. Verificar se os chumbadores foram montados dentro de uma luva com diâmetro interno de 2 a 3 vezes o diâmetro do chumbador e no míni- mo 150mm de comprimento. O espaço entre essa luva e o chumba- dor deve ter sido preenchido com um material não endurecível como, por exemplo, espuma de poliuretano, usada em isolamento de tubu- lação ou RTV (borracha de silicone), evitando, assim, a entrada de con- creto ou do graute. Isso permitirá o alongamento do chumbador ao ser apertado e também admitirá pequenos deslocamentos para casar com a furação da base metálica. Prender com material que não endureça, impedindo a entrada de concreto ou de graute Ponto de solda Graute 25mm mínimo 150mm (mínimo) D Luva com dia. interno > 2D FIGURA 30 3. Picotar a base de concreto, retirando a camada lisa de cimento que fica na parte superior dela. Deve ser retirada uma espessura de cerca de 25mm da base. Não é recomendado o uso de marteletes pneumá- ticos nessa tarefa. Utilizar uma pequena marreta e uma ponteira. Esse Vedante CHUMBADOR E LUVA

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