Apostila - petrobras - bombas

Apostila - petrobras - bombas

(Parte 1 de 11)

Manutenção e

Reparo de BombasManutenção e Reparo de Bombas

Rio de Janeiro 2006 Rio de Janeiro 2006

Manutenção e Reparo de Bombas © 2006 Getúlio V. Drummond

Todos os direitos reservados

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

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

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas55

Lista de figuras7
Lista de tabelas13
Apresentação15

SumárioSumário Introdução 17

dos líquidos e tabelas19
Comprimento – l19
Massa – m21
Tempo – t21
Temperatura – T2
Área – A23
Volume – V24
Velocidade linear – v25
Velocidade angular – w27
Vazão volumétrica – Q28
Aceleração – a29
Força – F31
Trabalho ou energia – T3
Torque – Tq34
Potência – Pot35
Massa específica – 36
Peso específico – 38
Densidade40
Pressão40
Viscosidade –  ou 51
Pressão de vapor54
Rendimento – 56
Equação da continuidade57
Teorema de Bernouille58
Tabela de tubos61
Letras gregas62
Prefixos62

Unidades e suas conversões, propriedades

Pense e Anote Pense e

Anote

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas66

Bombas67
Recebimento da bomba71
Preservação73
Instalação e teste de partida75
Classificação de bombas83
Bomba dinâmica ou turbobomba85
Princípio de funcionamento da bomba centrífuga91
Aplicações típicas95
Partes componentes e suas funções96
Impelidores100
Carcaças104
Altura manométrica total (AMT), carga ou head107
Cavitação, NPSH disponível e NPSH requerido117
Recirculação interna135
Entrada de gases142
Curva do sistema e ponto de trabalho da bomba144
Curvas características de bombas centrífugas152
Curvas características para bombas de fluxos misto e axial161
da bomba centrífuga162
da bomba centrífuga165
Forças radiais e axiais no impelidor170
Bombas operando em paralelo177
Bombas operando em série184
Correção para líquidos viscosos187
Lubrificação191
Acoplamento206
Seleção de bombas210
Análise de problemas de bombas centrífugas213
Dados práticos235
Bombas de deslocamento positivo ou volumétricas257
Bombas alternativas259
Bombas rotativas263
Bombas centrífugas especiais273
Bomba auto-escorvante274
Bomba submersa274
Bomba tipo “vortex”274
Referências bibliográficas275

Influência do diâmetro do impelidor no desempenho Influência da rotação N da bomba no desempenho

Pense eAnote

Pense e Anote

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas77

FIGURA 1 – Escala de temperaturas Celsius e Fahrenheit2
FIGURA 2 – Áreas de figuras geométricas23
FIGURA 3 – Volume dos sólidos24
FIGURA 4 – Velocidade de deslocamento de um líquido26
FIGURA 5 – Velocidade angular27
FIGURA 6 – Vazão numa tubulação28
FIGURA 7 – Aceleração centrífuga30
FIGURA 8 – Força centrífuga32
FIGURA 9 – Trabalho realizado3
FIGURA 10 – Torque34
FIGURA 1 – Massa específica do cubo37
FIGURA 12 – Peso específico38
FIGURA 13 – Penetração do prego41
FIGURA 14 – Macaco hidráulico41
FIGURA 15 – Pressão atmosférica43
FIGURA 16 – Pressão absoluta e pressão relativa (manométrica)4
FIGURA 17 – Pressão exercida por uma coluna de líquido45
igual na base46
FIGURA 19 – Coluna de Hg47
FIGURA 20 – Tubo em U48
FIGURA 21 – Coluna máxima de água com vácuo50
FIGURA 2 – Diferenças de viscosidades52
FIGURA 23 – Pressão de vapor54
FIGURA 24 – Curva da pressão de vapor5
FIGURA 25 – Pressão de vapor em função da temperatura5
FIGURA 26 – Escoamento de um líquido numa tubulação57
FIGURA 27 – Teorema de Bernouille59

Lista de figurasLista de figuras FIGURA 18 – Vasos com formatos e áreas de base diferentes e com pressão

Pense e Anote Pense e

Anote

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas88

FIGURA 28 – Energia cedida pela bomba60
FIGURA 29 – Grauteamento de uma base de bomba75
FIGURA 30 – Chumbador e luva76
do motor e longitudinal da bomba7
FIGURA 32 – Chanfro de 45º na base de concreto e no graute78
FIGURA 3 – Turbobomba com os três tipos de fluxo86
FIGURA 34 – Bomba regenerativa e seu impelidor86
FIGURA 35 – Tipos de bombas centrífugas segundo a norma API 61087
FIGURA 36 – Disco girando com gotas de líquido91
bomba centrífuga91
FIGURA 38 – Variação de pressão e velocidade92
FIGURA 39 – Variação da pressão e da velocidade no interior da bomba93
FIGURA 40 – Difusor94
FIGURA 41 – Corte de uma bomba centrífuga tipo em balanço – KSB96
FIGURA 42 – Partes do impelidor100
– Velocidade específica101
FIGURA 4 – Classificação dos impelidores quanto à inclinação das pás103
FIGURA 45 – Classificação dos impelidores quanto ao tipo de construção103
FIGURA 46 – Classificação dos impelidores quanto à sucção104
FIGURA 47 – Tipos de carcaças105
(tipo barril – BB5)106

FIGURA 31 – Nivelamento transversal da base na área FIGURA 37 – Esquema de funcionamento de uma FIGURA 43 – Classificação do impelidor quanto ao projeto FIGURA 48 – Bomba com carcaça partida axialmente (BB1) e verticalmente

Com indutor de NPSH e de multissegmentos (BB4)106
FIGURA 50 – Curva característica de AMT x vazão108
FIGURA 51 – Levantamento da AMT109
FIGURA 52 – AMT igual a H, desprezando perdas113
FIGURA 53 – AMT de 80m fornecida pela bomba para a vazão de 90m3/h114
FIGURA 54 – Perda de AMT devido ao desgaste interno da bomba115
FIGURA 5 – Curva de pressão de vapor dágua118
FIGURA 56 – Curva de NPSH requerido pela bomba119
FIGURA 57 – Cálculo do NPSH disponível121
FIGURA 58 – Curva de NPSH disponibilizado pelo sistema122

FIGURA 49 – Bombas com carcaças partidas verticalmente (BB2) –

Pense eAnote

Pense e Anote

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas99

FIGURA 58A – Bomba operando sem e com vaporização123
dada vazão125
FIGURA 60 – Curva de AMT x vazão de uma bomba cavitando128
FIGURA 61 – Determinação do NPSH requerido129
FIGURA 62 – Vazão máxima em função do NPSH130
FIGURA 63 – Implosão das bolhas de vapor com arrancamento do material131
FIGURA 64 – Impelidores com desgaste devido à cavitação133
FIGURA 65 – Teste de recirculação interna realizado numa bancada de teste135
FIGURA 6 – Recirculação interna na sucção137
FIGURA 67 – Variação da pressão de sucção e da descarga com recirculação138
FIGURA 68 – Vazão mínima do API 610 em função da vibração139
FIGURA 69 – Região de danos no impelidor140
FIGURA 69A – Determinação da vazão mínima de recirculação141
FIGURA 70 – Entrada de ar e formação de vórtices por baixa submergência143
FIGURA 71 – Curva do sistema144
FIGURA 72 – Ponto de trabalho145
FIGURA 73 – Recirculação da descarga para a sucção146
FIGURA 74 – Variação do ponto de trabalho por válvula de controle147
ou com a rotação148

FIGURA 59 – Cavitação – NPSH disponível e NPSH requerido para uma FIGURA 75 – Variação da curva da bomba com o diâmetro do impelidor

no flange de descarga149
FIGURA 7 – Variação de vazão ligando e desligando bombas150
FIGURA 78 – Controle de capacidade por cavitação151
FIGURA 79 – Curva típica de AMT x vazão de uma bomba centrífuga153
FIGURA 80 – Curva de rendimento de uma bomba centrífuga154
FIGURA 81 – Curva de potência de uma bomba centrífuga155
FIGURA 82 – Curva característica de NPSH requerido x vazão158
FIGURA 83 – Cálculo de NPSH disponível159
FIGURA 84 – Curvas características por tipo de bomba161
do impelidor163
FIGURA 86 – Novo ponto de trabalho com mudança de diâmetro165
FIGURA 87 – Pontos homólogos obtidos com a mudança de rotação167
FIGURA 8 – Curva de AMT x vazão167

FIGURA 76 – Modificação do ponto de trabalho por meio de orifício restrição FIGURA 85 – Variação do NPSH requerido em função do diâmetro Pense e AnotePense e Anote

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas1010

FIGURA 89 – Curvas AMT x vazão para diversas rotações169
FIGURA 90 – Esforço radial com voluta simples170
FIGURA 91 – Esforço radial com dupla voluta171
FIGURA 92 – Força axial no impelidor sem anel de desgaste171
em balanço172
FIGURA 94 – Impelidor com pás traseiras173
FIGURA 95 – Impelidores em oposição cancelando o esforço axial174
FIGURA 96 – Equilíbrio axial com tambor de balanceamento174
FIGURA 97 – Balanceamento axial por meio de disco175
FIGURA 98 – Disco e tambor de balanceamento176
FIGURA 9 – Esquema de bombas em paralelo178
FIGURA 100 – Curva de operação em paralelo178
FIGURA 101 – Variação da vazão com diferentes curvas do sistema179
FIGURA 102 – Duas bombas com curvas diferentes operando em paralelo180
FIGURA 103 – Curva de AMT ascendente/descendente e curvas planas182
FIGURA 104 – Curva da bomba com orifício de restrição183
FIGURA 105 – Esquema de bombas em série184
FIGURA 106 – Bombas iguais operando em série184
FIGURA 107 – Bombas com curvas diferentes em série185
FIGURA 108 – Aumento de vazão com operação em série186
FIGURA 109 – Influência da viscosidade nas curvas das bombas187
FIGURA 110 – Carta de correção de viscosidade191
FIGURA 1 – Filme lubrificante separando duas superfícies192
FIGURA 112 – Posição do eixo no mancal de deslizamento193
FIGURA 113A – Lubrificação por nível normal e com anel pescador196
FIGURA 113B – Lubrificação com anel salpicador196
FIGURA 114 – Sistema de geração e de distribuição de névoa198
FIGURA 115 – Névoa pura para bombas API antigas e novas198
FIGURA 116 – Tipos de reclassificadores199
FIGURA 117 – Utilização do reclassificador direcional200
FIGURA 118 – Névoa de purga200
FIGURA 119 – Bombas canned e de acoplamento magnético201
FIGURA 120 – Vida relativa dos rolamentos versus teor de água no óleo204
FIGURA 121 – Vida do óleo em função da temperatura de trabalho204
FIGURA 122 – Tipos de acoplamentos206

FIGURA 93 – Esforço axial em um impelidor de simples sucção Pense e AnotePense e Anote

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas1111

FIGURA 123 – Carta de seleção de tamanhos211
FIGURA 124 – Curvas da bomba 40-315212
pressão de descarga em bombas centrífugas215
FIGURA 126 – Pressão de vapor e NPSH218
FIGURA 127 – Medida da tensão dos flanges224
FIGURA 128 – Válvula de fluxo mínimo228
e com o difusor228
FIGURA 130 – Rolamento de contato angular230
acionador vertical238
FIGURA 132 – Concentricidade e perpendicularidade da caixa de selagem239
para bombas OH240
FIGURA 134 – Região do encosto dos rolamentos no eixo241
FIGURA 135 – Balanceamento em 1 ou 2 planos242
FIGURA 136 – Parafuso quebra-junta244
FIGURA 137 – Corte do diâmetro do impelidor247
espessura da pá248
FIGURA 139 – Ganho de AMT e de NPSH249
FIGURA 140 – Ganho de vazão e de rendimento249
FIGURA 141 – Anel pescador de óleo250
FIGURA 142 – Métodos de aquecimento do rolamento252
com as designações usadas252
FIGURA 144 – Folga do mancal de deslizamento253
tubulação de sucção254

FIGURA 125 – Diagrama para determinação de problemas de vazão ou de baixa FIGURA 129 – Folga mínima externa do impelidor com a voluta FIGURA 131 – Concentricidades, excentricidades e perpendicularidades do FIGURA 133 – Excentricidade e folgas máximas usadas na RPBC FIGURA 138 – Aumento de AMT por meio da redução da FIGURA 143 – Tipos de montagem de rolamentos de contato angulares aos pares e FIGURA 145 – Posição da redução excêntrica e das curvas na

de dupla sucção255

FIGURA 146 – Posição errada de válvula na sucção para impelidor

qualquer bloqueio258

FIGURA 147 – Posição da válvula de alívio externamente à bomba e antes de

de biela/manivela259

FIGURA 148 – Bomba alternativa de pistão, de simples efeito, acionada por sistema

Pense e Anote Pense e

Anote

PETROBRAS ABASTECIMENTO Manutenção e Reparo de Bombas1212

a vapor260
FIGURA 150 – Válvulas corrediças de distribuição de vapor260
diafragma262
FIGURA 152 – Vazão ao longo do tempo da bomba alternativa263
FIGURA 153 – Vazão x P para bombas rotativas264
FIGURA 154 – Bomba de engrenagens externas e internas264
FIGURA 155 – Bomba de 3 fusos e de simples sucção266
FIGURA 156 – Bomba de 2 fusos e de dupla sucção266
FIGURA 157 – Bombas de palhetas267
FIGURA 158 – Bomba de cavidades progressivas268
FIGURA 159 – Bombas com 1, 2, 3 e 5 lóbulos268
FIGURA 160 – Bomba peristáltica269
alternativa de pistões axiais269
FIGURA 162 – Bomba de pistão axial com ajuste da vazão270
de came com pistão271
FIGURA 164 – Bomba auto-escorvante, submersa e tipo “vortex”273

FIGURA 149 – Bomba alternativa simplex, de duplo efeito, acionada FIGURA 151 – Bombas de diafragma acionadas por pistão e por outro FIGURA 161 – Esquema da variação de vazão da bomba FIGURA 163 – Bombas de palheta externa, de pás flexíveis e

(Parte 1 de 11)

Comentários