Diagnóstico e solução de baixa vazão ou ausência de pressão em bombas centrífugas: cavitação, desgaste da roda de engrenagem, bolhas de ar, análise das características do sistema

1. Descrição do problema e área de aplicação

Este guia define a ordem de diagnóstico e resolução de falhas relacionadas a uma queda crítica de desempenho (baixa vazão) ou à total ausência de fornecimento de meio de trabalho (ausência de pressão) em bombas centrífugas industriais de console, monobloco e seccionais. O problema é classificado como crítico (falha crítica no processo tecnológico) ou significativo (redução do rendimento), dependendo do uso do equipamento em sistemas de abastecimento de água, resfriamento, transporte de reagentes químicos e circuitos energéticos nas empresas da Ucrânia.

Equipamento envolvido:

• Bombas centrífugas horizontais de uma etapa conforme padrões ISO 2858 / EN 733.
• Bombas de múltiplas etapas de seção de alta pressão.
• Bombas com agregados de frequência variável (VFD) e acionamento direto de motores assíncronos.

Nível de criticidade: CRÍTICO / SIGNIFICATIVO. Ausência total de alimentação causa funcionamento sem lubrificação, danos aos selos de extremidade e destruição dos mancais durante 3-5 minutos de operação.

2. Medidas de proteção

ATENÇÃO! PERIGO DE ALTA PRESSÃO E TEMPERATURA. Antes de iniciar quaisquer trabalhos de diagnóstico ou manutenção, execute a procedimento de bloqueio e marcação (LOTO - Lockout/Tagout). Desligue o disjuntor principal de alimentação do motor da bomba, fixe a válvula de bloqueio nas linhas de sucção e recalque em posição fechada, instale placas de aviso "NÃO LIGAR! Pessoas trabalhando".

PERIGO DE ASFIXIA E QUEIMADURAS TÉRMICAS. Utilize equipamento de proteção individual (EPI): óculos de proteção, luvas resistentes ao calor, roupas de proteção contra substâncias químicas e botas de proteção de aço. Certifique-se de que a temperatura do corpo da bomba esteja abaixo de 40 °C antes de despressurizar o sistema. Libere a pressão residual no circuito hidráulico através de válvulas de drenagem especializadas.

3. Meios necessários para diagnóstico

4. Checklist inicial de avaliação

5. Diagrama de blocos sistemático de diagnóstico

1. Etapa 1: Verificação da alimentação geral e pressão
   • Leia os valores dos manômetros nas linhas de sucção e de descarga.
   • SE $P_{нагн} \approx 0$ E $P_{всм}$ ESTÁ ABAIXO DO NÍVEL NORMATIVO ENTÃO PROCEDE AO PASSO 2 (PROBLEMAS DE VÁCUO E BOLHAS DE AR).
     • VERIFIQUE O NÍVEL DE LÍQUIDO NA TANQUE QUE ABASTECE O SISTEMA.
     • Verifique a vedação do tubo de sucção quanto à presença de sucção de ar.
   • SE $P_{нагн}$ estiver significativamente abaixo do nominal sob pressão normal de sucção, THEN prossiga para o Passo 3 (Desgaste do rotor e vazamentos internos).
     • Meça a corrente consumida pelo motor. SE a corrente estiver reduzida em 15-25% THEN confirma-se o desgaste ou a falta de líquido.
   • Se houver um ruído característico de transporte de areia/estalido e vibração na zona de entrada na bomba, então avance para o Passo 4 (Efeitos de Cavitação).
2. Etapa 2: Diagnóstico da linha de sucção e bolhas de ar
   • Verifique o estado da válvula de retenção e da grade de entrada na linha de sucção (ou válvula de fundo). SE a grade estiver obstruída por partículas sólidas THEN limpe-a.
   • Verifique a presença de bolsas de ar nas seções horizontais do tubo de sucção (o tubo deve ter uma inclinação na direção da fonte de pelo menos 2° ou na direção da bomba de pelo menos 1°).
   • Verifique a vedação do corpo da bomba e da linha de sucção com líquido. Se o meio estiver ausente na câmara da bomba, execute novamente o preenchimento e ventile o ar através do válvula de ar.
3. Etapa 3: Análise da característica hidráulica do sistema (Curva do sistema)
   • Compare o ponto de funcionamento real (vazão/pressão) com a curva característica do bomba (curva Q-H).
   • Se a válvula de gaveta na sucção estiver fechada ou o acionamento da válvula de controle estiver defeituoso, abra a válvula totalmente.
   • Se a resistência total da rede exceder o valor calculado (filtros de limpeza fina obstruídos, incrustações nos trocadores de calor) THEN limpe os elementos do sistema.
4. Etapa 4: Verificação da direção de rotação e velocidade do motor
   • Compare a direção de rotação do eixo da bomba com a seta indicadora no corpo (normalmente no sentido horário, se observado do lado do motor).
   • Se a rotação for reversa, troque as duas fases de alimentação nas bornas da caixa de terminais do motor assíncrono (para a rede 380 V).
   • Se um conversor de frequência (VFD) for utilizado, verifique a frequência ajustada (a pressão é reduzida proporcionalmente ao quadrado da velocidade quando a operação é realizada em velocidades reduzidas).

6. Matriz de falhas e causas

7. Análise das causas raiz para cada defeito

7.1. Cavitação

Por que ocorre: Ocorre quando a pressão absoluta em qualquer ponto da parte móvel da bomba (normalmente na entrada das paletas do rotor) cai abaixo da pressão de vapor da líquido sendo bombeado ($P_{v}$). Formam-se bolhas de vapor, que ao passarem para uma zona de pressão elevada colapsam instantaneamente (encolhem), criando impactos hidráulicos locais com pressão até 1000 bar.

Como comprovar: Utilize um analisador de vibração para registrar uma vibração elevada no espectro de alta frequência (1 kHz – 10 kHz) e a presença de um som característico, semelhante ao de uma mistura de lama metálica ou areia. Uma câmera termográfica pode mostrar resfriamento localizado no tubo de entrada devido ao evaporativo intenso.

Consequências: Danos (erosão e piting) ao material da roda de impelidor e do corpo da bomba, falha dos rolamentos devido a cargas vibracionais, danos ao selo mecânico.

7.2. Desgaste do disco de trabalho e das ranhuras (Recirculação Interna)

Por que ocorre: Desgaste aerodinâmico/ hidráulico abrasivo do material da bomba de impulso com partículas abrasivas na líquido ou corrosão. Aumento do espaço entre os anéis de vedação variáveis do corpo e da bomba de impulso causa vazamento interno do líquido da pressão de volta para a sucção.

Como comprovar: Desmontagem da bomba e medição dos intervalos com um paquímetro ou micrômetro. Se o intervalo real exceder o valor nominal em 2–2,5 vezes (norma para bombas padrão ISO — 0,3–0,5 mm no raio), a eficiência da bomba cai em 15–30%.

Consequências: Perda catastrófica de pressão e vazão, aumento do consumo específico de energia por unidade de líquido bombeado, desequilíbrio hidráulico do rotor.

7.3. Vazamentos de ar e sucção de ar (Air Lock / Suction Air Leak)

Por que ocorre: Presença de conexões não herméticas na linha de sucção (flanges, selos, conexões roscadas), pelas quais o ar atmosférico é aspirado para dentro do sistema devido ao vácuo. Ou geometria inadequada do tubo, que cria bolhas de gás não ventiladas.

Como comprovar: Tratamento de conexões suspeitas com solução de sabão ou álcool técnico enquanto o bomba está em funcionamento (muda o som da operação, se houver sucção), ou pressurização da linha de sucção com pressão excessiva de ar 1,5–2,0 bar, verificando com manômetro.

Consequências: Falha de alimentação, funcionamento seco, superaquecimento do selo de face, destruição do padrão de fluxo no rotor de trabalho.

8. Procedimentos passo a passo de resolução de falhas

8.1. Eliminação de cavitação

1. Aumente o apoio estático: eleve o nível do líquido na capacidade de sucção ou abaixe a marca de montagem da bomba.
2. Reduza o resistência hidráulica da linha de sucção: substitua as seções estreitas do tubo por um diâmetro maior, remova os cotovelos desnecessários, abra totalmente a válvula de controle na sucção.
3. Reduza a temperatura da líquido transportado (se tecnicamente possível), para diminuir a pressão de vapor ($P_{v}$).
4. Substitua o filtro de limpeza grossa de sucção por um equivalente com área maior da superfície filtrante (coeficiente de perforação não inferior a 60%).
5. Verificação pós-reparo: Inicie a bomba, verifique o espectro de vibração (a vibração geral RMS em ISO 10816 deve ser $< 2,8$ mm/s para instalação rígida) e certifique-se de que não há ruído.

8.2. Restauração ou substituição de um disco de trabalho desgastado e selos

1. Execute a procedimento LOTO (seção 2). Desligue a alimentação elétrica, feche as válvulas, esvazie os resíduos de líquido do corpo da bomba.
2. Desmonte a coroa do motor e retire o bloco rotor (ou remova a tampa da bomba para construções do tipo "back pull-out").
3. Remova o disco de trabalho do eixo usando o removedor, pré-aquecendo a roda (se necessário de acordo com a instrução do OEM).
4. Examine as pás quanto à presença de pitinagem, rachaduras e desgaste. Substitua o disco de trabalho por um novo (consulte o catálogo UNITEC-D).
5. Instale novos anéis de vedação do corpo. Assegure o vão de montagem de acordo com as especificações técnicas do fabricante (normalmente 0,35–0,50 mm no diâmetro para bombas de tamanho padrão).
6. Monte o nó, apertando os parafusos de fixação da tampa com uma chave dinamométrica cruzada com momento de acordo com a classe de resistência 8.8 / 10.9 (por exemplo, para a rosca M12 — 85 N·m).
7. Verificação pós-reparo: Verifique a facilidade do giro manual do rotor (o eixo deve girar à mão sem atrito), execute um arranque temporário para verificar a direção de rotação, leve ao modo de operação e meça a pressão e o débito.

8.3. Liquidação do vácuo do ar e bolhas de ar

1. Realize uma revisão completa das junções flangeadas e selos de vedação/face nas tubulações de sucção.
2. Substitua as juntas de paronit ou teflon danificadas por novas. Aperte os parafusos dos flanges com momento uniforme.
3. Verifique o estado da tubulação e da válvula do sistema de vácuo ou bomba de enchimento.
4. Preencha o sistema com líquido até o deslocamento completo do ar, abrindo o válvula de ar (válvula de mangueira) na extremidade superior do rotor da bomba.
5. Verificação pós-reparo: Verifique a estabilidade das indicações do manômetro na sucção — a agulha não deve oscilar (oscilações indicam a presença de ar residual no fluxo).

9. Procedimentos de manutenção preventiva

10. Peças de reposição e componentes

Para a seleção e compra de peças de reposição originais com entrega no local de trabalho na Ucrânia, visite nosso catálogo eletrônico: UNITEC-D E-Catalog.

11. Referência

• DSTU ISO 9906:2018 (ISO 9906:2012, IDT) Bombas centrífugas. Ensaios de características hidráulicas. Classes 1, 2 e 3.
• EN 733 / ISO 2858 Bombas centrífugas de eixo terminal com pressão nominal de 10 bar.
• ISO 20816-1 Vibração. Medição e avaliação da vibração de máquinas.
• Documentação técnica e instruções de operação de bombas industriais de fabricantes europeus líderes (KSB, Wilo, Grundfos, Lowara).
• Guia de Manutenção UNITEC-D: «Fundamentos de Centragem de Eixos de Agregados de Bombas e Eliminação de Desalinhamento Axial»