Deteção de cavitação em bombas centrífugas com sistemas de monitorização do estado do grupo de bombas

A deteção de cavitação em bombas centrífugas através de uma combinação de monitorização da pressão e da vibração é um exemplo de uma visão mais holística do estado da bomba que pode ser conseguida através de uma combinação de medições do processo e do equipamento, o que é muito importante para uma conceção e funcionamento adequados da bomba.

Alguns projectistas de bombas definiram o coeficiente crítico de cavitação como o ponto em que a altura manométrica operacional cai abaixo da altura manométrica de desempenho caraterística da bomba num 3%. Graças às soluções avançadas da controlo das condições de funcionamento dos grupos de bombas as flutuações da pressão de descarga na bomba podem ser detectadas e, assim, fornecer alertas de "aviso prévio" em tempo real.

Neste artigo, iremos abordar a deteção do cavitação em bombas centrífugas com sistemas de monitorização ce condições de funcionamento em unidades de bombagemAs tecnologias mais comuns no mercado para a deteção precoce deste fenómeno que conduz à instabilidade da bomba.

As bombas centrífugas aceleram os líquidos a velocidades mais elevadas, criando uma queda na pressão estática na sucção da bomba. Se a pressão do líquido descer abaixo da sua pressão de vapor, formam-se bolhas e, à medida que a pressão aumenta, as bolhas implodem causando os seguintes danos na bomba:

• Danos mecânicos nos impulsores das bombas centrífugas.
• Danos nas superfícies interiores do corpo da bomba.
• Danos nos componentes da bomba centrífuga devido à interrupção do fluxo.
• Desgaste acelerado das chumaceiras.
• Deterioração do desempenho hidráulico (queda da capacidade de carga e das curvas de eficiência).
• Danos no sistema de vedação da bomba.
• Danos devidos a picadas, erosão, vibração da estrutura da bomba centrífuga e consequente ruído.

Para prevenir a cavitação nas bombas, é necessário conhecer o início deste fenómeno e as condições de funcionamento da bomba. É por isso que, com os métodos utilizados para a  deteção de cavitação em bombas centrífugas Estas falhas podem ser evitadas, os custos e os tempos de manutenção podem ser reduzidos.

As condições de operação são uma das principais causas da cavitação de uma bomba, portanto, a condição precisa ser medida em tempo real e transmitida ao pessoal de operações para que eles possam parar a bomba centrífuga de cavitar. A recolha de dados num formato portátil já não faz sentido, uma vez que diminui as hipóteses de restaurar a bomba sem que ocorra uma paragem do processo.

Em vez de implementar uma monitorização permanente das condições de funcionamento para controlar em tempo real e obter informações em linha, se o efeito de cavitação está a ocorrer, a fim de gerir rapidamente o processo e evitar falhas que se tornam perdas de tempo e de custos para a instalação.

Outras acções, como a medição do nível no recipiente de sucção e a pressão diferencial através do filtro de sucção da bomba, o isolamento automático das válvulas em torno da sucção e da descarga da bomba, são uma forma de detetar atempadamente as falhas de cavitação nas bombas centrífugas.

Técnicas de monitorização para a deteção de cavitação em bombas centrífugas:

1) Deteção de cavitação em bombas centrífugas através de Emissões Acústicas, Esta metodologia permite avaliar o grau de severidade da cavitação monitorizada e a sua tendência. Trata-se de ondas elásticas geradas por uma rápida transferência de energia de uma fonte (transdutor piezoelétrico) localizada no interior do corpo da bomba.

As emissões acústicas ocorrem quando os materiais são sujeitos a tensões por deformação, fissuração e erosão. Os estudos publicados demonstram um foco particular na deteção de cavitação utilizando emissões acústicas, experimentando parâmetros relacionados com a densidade espetral de potência do sinal acústico.

2) Deteção de cavitação em bombas centrífugas utilizando a análise espetral das correntes do estator no motor de indução que acciona o sistema. A técnica centra-se na determinação da componente harmónica que apresenta uma relação direta com a evolução da cavitação. A vantagem da utilização desta técnica é que dispensa a utilização de sensores mecânicos, permitindo ainda a supervisão e monitorização das condições de funcionamento da bomba centrífuga.

A operacionalidade das bombas centrífugas nas indústrias em que o transporte de fluidos depende das condições de funcionamento, da conceção do sistema de bombagem hidráulica, das propriedades físico-químicas do fluido a bombear, do tempo de funcionamento, é a principal condição para manter em plena prontidão a continuidade do processo e a fiabilidade operacional.

Recomendações para evitar a cavitação em bombas centrífugas:

1. Implementar um sistema online de monitorização do estado do grupo de bombas no seu grupo de bombas.
2. Utilizar as válvulas de gaveta e de borboleta apenas para funcionar na posição totalmente aberta ou totalmente fechada e não em posições intermédias.
3. As válvulas de êmbolo são válvulas de controlo, mas devem ser escolhidas de acordo com as condições de funcionamento (por exemplo, válvulas de coroa, válvulas de flap ou válvulas de cilindro ranhurado).
4. Para funcionamento em condições extremas, em que a cavitação não pode ser controlada mesmo com válvulas especiais, a regulação deve ser efectuada passo a passo (por exemplo, orifício para contrapressão) ou através da admissão de ar no ponto de regulação.

A monitorização contínua em linha das condições de funcionamento das bombas centrífugas pode ser estabelecida como uma estratégia de controlo para garantir a deteção de cavitação em bombas centrífugas Os valores da pressão de aspiração em tempo real e outras variáveis ajudam a alertar todo o pessoal de manutenção quando é provável que ocorra cavitação.

A deteção precoce e a prevenção da cavitação só podem ser efetivamente alcançadas num ambiente online, ao contrário de outras avarias de máquinas. Se estiver interessado em saber mais sobre a deteção de cavitação em bombas centrífugas com sistemas de monitorização do estado do grupo de bombas e como poupar custos e tempo de manutenção para a indústria. Convido-o a subscrever a Boletim informativo sobre tecnologia para a indústria.