CAVITAÇÃO SEU SISTEMA DE BOMBEIO EM PERIGO Em sistemas de bombeamento, a eficiência e a durabilidade dos equipamentos dependem de diversos fatores hidráulicos e operacionais. Um dos parâmetros mais críticos nesse contexto é o NPSH (Net Positive Suction Head), ou Altura Líquida Positiva de Sucção. Este conceito desempenha um papel fundamental na prevenção da cavitação, um fenômeno destrutivo que pode comprometer seriamente o desempenho das bombas, reduzir sua vida útil e causar paradas inesperadas no processo. Pressão absoluta Primeiramente para falarmos sobre NPSH, é importante se entender a definição de pressão absoluta.             Pressão absoluta é a pressão total exercida sobre um ponto, incluindo a pressão atmosférica. Ela é medida em relação ao vácuo absoluto, que é a ausência total de pressão (zero absoluto de referência). Veja a ilustração abaixo. Descrevendo numa equação matemática, fica: Pressão absoluta= pressão manométrica + pressão atmosférica Pressão manométrica: pressão acima da atmosférica, lidas por manômetros comuns Pressão atmosférica: ao nível do mar, é aproximadamente 1 atm, 1kgf/cm² ou 10mca O que é o NPSH então? O NPSH é um parâmetro que descreve a pressão absoluta disponível na entrada de uma bomba contando as perdas de carga e pressão de vapor. Em termos práticos, ele indica se há pressão absoluta suficiente para manter o fluido em estado líquido na entrada da bomba, evitando que ele entre em ebulição. Existem dois tipos principais de NPSH: NPSH disponível (NPSHa ou NPSHd): É a pressão absoluta (em metros de coluna de líquido) que está presente na linha de sucção da bomba, determinada pelas condições do sistema (altura do reservatório, perda de carga por atrito, temperatura do fluido, etc.).  O NPSH disponível pode ser calculado pela equação: 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑑 = 𝑝𝑎𝑡𝑚 ± 𝐻𝑠 − 𝐻𝑝 − 𝑉𝑠² 2 ∗ 𝑔 − Pv Sendo: Patm= pressão atmosférica Hs= altura de sucção, diferença de altura entre o nível mínimo do líquido na sucção e a linha de centro da bomba. Hp= perda de carga, calculada desde o ponto de sucção até a entrada da bomba (flange de sucção) 𝑉𝑠² 2∗𝑔 = Perda cinética Vs = velocidade de saída Pv = pressão de vapor do líquido na temperatura de bombeamento. NPSH requerido (NPSHr): É o valor mínimo exigido pela bomba, especificado pelo fabricante através de testes, para evitar cavitação durante a operação. é a pressão absoluta mínima que a bomba necessita para vencer as perdas internas desde o nível do fluido até a entrada do rotor. Para a bomba helicoidal o NPSHr pode ser considerado a 3 mca. (metro coluna d´água). Por que o NPSH é importante? A importância do NPSH está diretamente ligada à prevenção da cavitação, que ocorre quando a pressão na entrada da bomba cai abaixo da pressão de vapor do líquido, fazendo com que bolhas de vapor se formem. Essas bolhas, ao passarem por áreas de maior pressão dentro da bomba, implodem violentamente, causando: Vibrações excessivas; Perda de desempenho da bomba; Redução da vida útil do equipamento. Para garantir um funcionamento seguro e eficiente da bomba, o NPSHd sempre deve ser maior que o NPSHr, geralmente com uma margem de segurança recomendada. Normalmente se recomenda, que a relação seja no mínimo: NPSHd = NPSHr+1 CONHEÇA NOSSOS PRODUTOS BOMBAS HELICOIDAIS Linha industrial sanitária e dosadora e peças de reposição para bombas nacionais e importadas. CONHECER PRODUTOS LINHA PETROLÍFERA Cabeçotes, Bombas de Fundo PCP e peças de elastômetro para a indústria petrolífera. CONHECER PRODUTOS

PERIGO DE ACIDENTES NA REVERSÃO DE BCP A Bomba de Cavidades Progressivas ou PCP (Progressive Cavity Pump), é usada na indústria de Petróleo & Gás para extrair fluidos de poços para a superfície. As bombas PCP são compostas de um estator (tubo metálico externo com revestimento interno de elastômero) e um rotor. O rotor da PCP é conectado às hastes de bombeio, que ligam a bomba ao cabeçote de acionamento na superfície do poço; enquanto o estator é conectado ao tubing de produção do poço. O rotor tem formato helicoidal e gira dentro do estator, formando cavidades que são preenchidas com o fluído do poço. Quando o rotor gira, as cavidades se movem para cima e o fluído é bombeado para a superfície. Enquanto o sistema está funcionando, esse sistema garante um bombeio contínuo do óleo produzido. Porém, na ocorrência de falta de energia durante o funcionamento, a coluna de óleo existente em cima da bomba transforma o a bomba de fundo em um motor hidráulico, fazendo com que a rotação dispare no sentido inverso (backspin) e que haja a necessidade da existência de um freio no cabeçote de acionamento. Atualmente, existem diversos tipos de freio que fazem essa função no cabeçote. Atualmente a maioria dos cabeçotes instalados, possuem um sistema de freio que bloqueia completamente o cabeçote, acumulando energia e podendo gerar risco de acidente na intervenção. Pensando nisso, foi desenvolvido pela VALGE um tipo de freio que freia gradualmente o cabeçote permitindo o movimento de reversão limitado, apenas evitando que a rotação dispare. O princípio de funcionamento do freio hidrodinâmico consiste em um rotor e um difusor, que quando atuam em sentido de giro contrário, através da sua geometria e forma construtiva, geram a turbulência acima de certa rotação, transformando parte da energia cinética em calor. GRÁFICOS COMPARATIVOS   Os gráficos a seguir mostram a diferença do torque de frenagem na reversão entre um freio hidráulico e um freio hidrodinâmico. Como se pode notar, no freio hidrodinâmico o torque de frenagem só aumenta consideravelmente com o acréscimo de rotação.   VANTAGENS DO FREIO HIDRODINÂMICO Não há a necessidade de qualquer intervenção do operador, gerando maior segurança e eficiência. Liberação rápida da energia acumulada na coluna. Não há conexões externas. Praticamente não há atrito entre componentes, oferecendo uma durabilidade muito grande do freio. CONHEÇA NOSSOS PRODUTOS BOMBAS HELICOIDAIS Linha industrial sanitária e dosadora e peças de reposição para bombas nacionais e importadas. CONHECER PRODUTOS LINHA PETROLÍFERA Cabeçotes, Bombas de Fundo PCP e peças de elastômetro para a indústria petrolífera. CONHECER PRODUTOS

ALGUMAS RAZÕES PARA O EQUIPAMENTO NÃO ESTAR FUNCIONANDO COMO O DESEJADO TRABALHO A SECO Para que o sistema de bombeio de cavidades progressivas funcione dentro da faixa de vazão e pressão para as quais foi projetado, é necessário que o rotor seja montado com interferência dentro do estator. No entanto, essa interferência faz com que o conjunto tenha que trabalhar lubrificado. Caso contrário ocorre a queima da borracha. Nesse caso a única solução presente é a substituição do estator. A figura 1 mostra um estator danificado por trabalho a seco. Figura 1 – Estator danificado devido ao trabalho a seco CAVITAÇÃO A cavitação é um dos maiores problemas que existe no mundo da transferência de fluidos. Quando não há a pressão absoluta necessária na entrada na bomba, criam-se pontos de menor pressão dentro do equipamento, o que faz com que o fluido ciclicamente evapore e condense, causando forte vibração. As principais causas da cavitação são: tubulação de sucção de diâmetro menor do que o necessário para a bomba, perda de carga demasiada não prevista no projeto da linha e a restrição de fluxo na entrada por válvulas. Para que a bomba não cavite o NPSH disponível da rede deve ser maior que o disponível. A figura 2 mostra a falha precoce da haste causada pela cavitação. Figura 2 – Rotor corroído ROTAÇÃO ACIMA DA RECOMENDADA PELA VALGE É muito comum e saudável hoje, existir inversores de frequência para que se consiga controlar o fluxo de vazão da bomba, bem como se consiga partir o equipamento de maneira suave. No entanto, vale lembrar que para fluidos viscosos a rotação recomendada sempre é mais baixa, a definir pelo critério do fabricante. A figura 3 ilustra o limite de rotação com o incremento da viscosidade. Figura 3 – Gráfico ilustrativo do limite de rotação com o incremento da viscosidade ARRANCAR BRUSCAMENTE Arrancar diretamente de forma brusca pode comprometer seriamente a durabilidade das peças internas da bomba, como haste flexível e eixo motriz bem como as engrenagens e rolamentos do motoredutor. Para maior durabilidade do equipamento que se use um soft starter ou inversor de frequência devidamente regulados para acionar a bomba suavemente. Figura 4 – Inversor de frequência WEG SOBRE A VALGE A VALGE® é uma empresa brasileira, com sede em São Leopoldo, Rio Grande do Sul. Tem suas atividades voltadas para o projeto, desenvolvimento, fabricação e comercialização de Bombas de Cavidades Progressivas de fundo e de superfície, cabeçotes de acionamento para bombas de cavidades progressivas e peças de reposição para a indústria do petróleo. Nossa missão é desenvolver produtos e serviços com alto padrão de qualidade e confiabilidade usando profissionais qualificados e tecnologia adequada às exigências do mercado. CONHEÇA NOSSOS PRODUTOS BOMBAS HELICOIDAIS Linha industrial sanitária e dosadora e peças de reposição para bombas nacionais e importadas. CONHECER PRODUTOS LINHA PETROLÍFERA Cabeçotes, Bombas de Fundo PCP e peças de elastômetro para a indústria petrolífera. CONHECER PRODUTOS

SOLUÇÃO PARA PROBLEMA DE TRABALHO A SECO EM BOMBAS HELICOIDAIS Nosso diretor geral Engenheiro Valdir Geremia participou da confecção da norma NBR_ISO_15136-1_+_N-2506-_28_DE_JANEIRO_DE_2014_FINAL_-_2014-07-28 para fornecimento de bombas para extração de petróleo. Nela foram discutidos vários aspectos para bom funcionamento e exigências que os fabricantes teriam que seguir para fornecer esses equipamentos em território nacional. Também foram documentadas fotos com as características de alguns tipos de falhas possíveis em rotores e estatores. Embora essas imagens tenham sido capturadas de bombas que trabalharam na extração de petróleo bruto, essas falhas também podem acontecer em qualquer tipo de aplicação. Colocamos aqui a ilustração de alguns tipos de falha com um breve descritivo. DESGASTE POR ABRASÃO NO ROTOR Esse tipo de desgaste acontece quando são bombeados produtos com grande quantidade de sólidos abrasivos como areia, cal, cavacos, cerâmica, dentre outros. Quando acontece esse tipo de falha, a tendência é que haja um desgaste na parte superior do rotor, como mostra a figura 1. Nesse caso, a bomba helicoidal deve operar com baixas rotações e com menor pressão por estágio. Figura 1 – Rotor desgastado ROTOR AFETADO POR CORROSÃO Após atingir a camada de cromo duro, o fluido ataca rapidamente o metal base, causando crateras no rotor. Neste caso, devem ser aplicadas camadas de cromo duro de maior espessura e materiais com maior resistência a corrosão a ser recomendado pelo fabricante. A figura 2 ilustra um rotor agredido por corrosão. Figura 2 – Rotor corroído ESTATOR QUEIMADO Quando a bomba trabalha a seco por determinado período, ocorre um elevado atrito causado pela interferência entre rotor e estator devido a falta de lubrificação, queimando a borracha do estator. A figura 3 mostra um estator depois de ter trabalhado a seco. Figura 3 – Estator queimado/superaquecido ESTATOR ERODIDO No bombeamento de abrasivos, na superfície interna do estator ocorre o desgaste por abrasão devido a constante concentração de areia em determinadas pontos da superfície do estator. Figura 4 – Estator erodido DESCOLAMENTO DA BORRACHA A forma construtiva do estator consiste em elastômero injetado dentro de um tubo de aço. Para que haja aderência entre o aço e a borracha, é realizado um processo de adesivagem em sua fabricação. Quando o adesivo não cumpre a sua função e não há a aderência entre o aço e a borracha, o elastômero sofre danos e descola devido ao esforço resultante do processo de bombeamento. A figura 5 ilustra um estator que descolou durante a operação. Figura 5 – Estator descolado ESTATOR ARRANHADO/ENTALHADO Ocorre quando abrasivos de maior tamanho como, por exemplo: britas, madeira, cavacos de aço se encontram no produto bombeado, causando entalhes e arranhões no elastômero. A figura 6 ilustra esse tipo de falha. Figura 6 – Estator arranhado/entalhado ESTATOR SUBMETIDO A EXCESSO DE PRESSÃO Quando a pressão de bombeamento por estágio for superior ao especificado, ocorre esforço excessivo nas cavidades do estator, rasgando e despedaçando a borracha. Figura 7 – Estator torcido/despedaçado ESTATOR ATACADO QUIMICAMENTE O elastômero do estator sofreu ataque quimico por imcompatibilidade com o fluido bombeado. Isso pode ocorrer por falta de informação na hora da especificação ou desconhecimento de algum produto existente no processo. Ao sofrer ataque quimico, pode ocorrer também o inchamento da borracha, causando danos a outras partes da bomba por excesso de torque. A figura x ilustra dois estatores atacados quimicamente. Figura 7 – Estator torcido/despedaçado ESTATOR ATACADO QUIMICAMENTE O elastômero do estator sofreu ataque quimico por imcompatibilidade com o fluido bombeado. Isso pode ocorrer por falta de informação na hora da especificação ou desconhecimento de algum produto existente no processo. Ao sofrer ataque quimico, pode ocorrer também o inchamento da borracha, causando danos a outras partes da bomba por excesso de torque. A figura x ilustra dois estatores atacados quimicamente. Figura I.11 – Estator contaminado/com materiais externos (dois exemplos) CONHEÇA NOSSOS PRODUTOS BOMBAS HELICOIDAIS Linha industrial sanitária e dosadora e peças de reposição para bombas nacionais e importadas. CONHECER PRODUTOS LINHA PETROLÍFERA Cabeçotes, Bombas de Fundo PCP e peças de elastômetro para a indústria petrolífera. CONHECER PRODUTOS

SOLUÇÃO PARA PROBLEMA DE TRABALHO A SECO EM BOMBAS HELICOIDAIS Na aplicação, em bombas helicoidais de cavidades progressivas, é muito comum que por algum descuido ou erro de processo, a bomba venha a trabalhar a seco. Isso causa a queima do elastômero do estator, devido ao excesso de temperatura resultante do trabalho com interferência do rotor dentro do estator, sem lubrificação. Nesse caso o equipamento para de funcionar, até que seja efetuada a troca da peça. Pensando em uma amortização para esse problema, desenvolvemos uma linha para pressões até 4kgf/cm² e vazões até 12m³/h, na qual a resistência a trabalho a seco é muito maior. Para comprovar o desempenho da nova linha nessa condição, foram realizados testes, comparando a perda de vazão por tempo de trabalho a seco. Enquanto uma bomba helicoidal tradicional não aguentou vinte minutos contínuos em tal condição, a nova linha w operou por um período muito maior na falta de fluido. O teste aqui contido é referente a uma bomba da linha w de rotor de diâmetro 31, dimensionada para dar uma vazão de 4,5m³/h a 1kgf/cm² de pressão. Foi constatado, após o teste, que mesmo depois de 120 minutos de trabalho a seco em intervalos de meia em meia hora o equipamento continuou funcionando. A maioria das aplicações reais para essa bomba utilizam entre 1 e 2kgf/cm² de pressão. Nesses casos, é perdido apenas 20% da vazão depois do tempo total do teste. Em casos de aplicação no regime máximo de pressão para desse modelo, que é de 4kgf/cm², houve 61% de perda da vazão. É interessante ressaltar que depois de vinte minutos de funcionamento a helicoidal tradicional não simplesmente não bombeou. Com base nos testes acima, concluímos então, que a linha w apresenta uma resistência muito maior trabalhando sem liquido do que os outros modelos existentes no mercado. CONHEÇA NOSSOS PRODUTOS BOMBAS HELICOIDAIS Linha industrial sanitária e dosadora e peças de reposição para bombas nacionais e importadas. CONHECER PRODUTOS LINHA PETROLÍFERA Cabeçotes, Bombas de Fundo PCP e peças de elastômetro para a indústria petrolífera. CONHECER PRODUTOS