Resolução de problemas em bombas de acionamento magnético: modos de falha, causas principais e soluções no terreno

A resolução de problemas numa bomba de acionamento magnético sem vedação não é igual à de uma bomba vedada. Não há vedação que possa vazar, nem gaxeta para vigiar, e a maior parte das avarias ocorre no interior do invólucro de contenção, onde não é possível ver o que se passa. Há uma ideia que vale a pena ter em conta: numa bomba de acionamento magnético, o líquido que está a ser bombeado também lubrifica os rolamentos, arrefece os ímanes e dissipa o calor gerado pelo acoplamento. Por isso, a grande maioria das avarias deve-se ao facto de esse líquido estar a ser interrompido, estar contaminado, demasiado quente ou demasiado espesso. Se as condições do fluido estiverem corretas, estas bombas funcionam durante anos.

Concebemos e fabricamos bombas magnéticas sem vedante, de engrenagem magnética e de vórtice, e recebemos inúmeras chamadas do tipo «deixou de funcionar». Os padrões repetem-se. O que se segue é um diagnóstico prático — uma tabela rápida que relaciona sintomas e causas para servir de ponto de partida, seguida de uma análise de cada modo de avaria: o que se observa, o que está realmente a acontecer no interior da bomba, qual a causa e como resolver o problema.

Comece aqui: Referência rápida «Do sintoma à causa»

Compare o comportamento da bomba com as causas prováveis e, em seguida, passe para a secção abaixo que se aplicar ao seu caso.

A bomba funciona, mas não bombeia líquido

O motor está a funcionar, mas não sai nada ou a pressão não aumenta. Este é o problema mais comum, e uma bomba centrífuga com acionamento magnético não é auto-escorvante, o que costuma ser a razão principal. Se a carcaça contiver ar ou vapor em vez de líquido, o impulsor gira no gás e não consegue gerar altura manométrica — fica preso no gás. O mesmo sintoma pode ter outras causas: o motor a funcionar ao contrário após uma nova ligação elétrica, a tubagem de sucção a aspirar ar através de uma ligação solta, uma altura de sucção simplesmente demasiado elevada ou os ímanes a terem-se desacoplado (próxima secção).

Efetue a reparação na ordem indicada. Encha e purgue a bomba de modo a que a carcaça fique cheia de líquido antes de a ligar. Verifique se o motor gira no sentido indicado pela seta na carcaça. Verifique se há fugas de ar na tubagem de sucção, eleve o nível da fonte ou baixe a bomba para reduzir a altura de sucção e desobstrua qualquer filtro entupido. Se a bomba continuar sem bombear e ouvir um zumbido agudo, considere que se trata de um desacoplamento. O dimensionamento da sucção e do NPSH é abordado no nosso guia de seleção de bombas de acionamento magnético.

Desacoplamento magnético (deslizamento)

A bomba estava a funcionar, mas depois o caudal diminuiu ou parou, muitas vezes acompanhado de um zumbido agudo, enquanto o motor continuava a girar normalmente. Esse sintoma indica um desacoplamento.

Eis o que acontece no interior. Cada acoplamento magnético só consegue transmitir um determinado binário. Quando o binário exigido pelo impulsor ultrapassa esse limite, o rotor magnético interior deixa de conseguir acompanhar o rotor exterior — desliza ou pára de girar, enquanto o rotor exterior e o motor continuam a funcionar. O impulsor entra em bloqueio e o fluxo colapsa. O desacoplamento é, em parte, uma característica de segurança incorporada: o acoplamento desliza em vez de provocar o bloqueio do motor ou a ruptura de um eixo.

Isto acontece porque a carga excedeu a capacidade nominal do acoplamento. Causas habituais: arranque ou funcionamento com uma válvula de descarga fechada ou estrangulada, um aumento repentino da viscosidade (um fluido que engrossou ao arrefecer ou uma alteração na composição), uma conduta obstruída que aumenta a carga, um pico repentino de pressão ou um acoplamento com dimensões insuficientes para a aplicação. As partidas a frio são um caso clássico — um fluido que é fluido à temperatura de funcionamento pode tornar-se muito mais viscoso na partida, pelo que a bomba patina na primeira tentativa e funciona bem assim que aquece.

Desligue a bomba e elimine a sobrecarga antes de a reiniciar, pois continuar a funcionar em estado de deslizamento aquece rapidamente os ímanes (ver a secção seguinte). Abra a válvula de descarga antes de arrancar e não opere a bomba a vazio. Se a viscosidade tiver variado em mais de cerca de 20%, recalcule a altura manométrica e a potência antes de se basear no antigo ponto de funcionamento. Instale um monitor de potência ou de corrente para que uma sobrecarga desligue a bomba atempadamente, em vez de sobreaquecer os ímanes. O desacoplamento crónico significa que o acoplamento tem margem insuficiente para o serviço e que a bomba necessita de uma reavaliação da potência nominal — a nossa guia de seleção de bombas de acionamento magnético abrange a margem de binário de desacoplamento e a escolha do modelo adequado a partir do Série de Bombas Químicas pois o próprio fluido interrompe a repetição.

A desmagnetização e por que razão não é o mesmo que desacoplamento

Após algum problema, a bomba nunca volta a atingir o caudal ou a altura manométrica anteriores e consome mais energia para um rendimento inferior. O indício revelador: ao contrário do desacoplamento, esta situação não se resolve quando se retira a carga.

Os ímanes perderam definitivamente a sua força. Os ímanes de terras raras mantêm o seu campo magnético apenas até um limite máximo de temperatura; se forem aquecidos para além desse limite, a perda é permanente, pelo que o acoplamento deixa de poder transmitir o seu binário nominal. Trata-se de uma avaria diferente do desacoplamento. O desacoplamento é um fenómeno temporário de torque que se resolve assim que a sobrecarga cessa; a desmagnetização, por sua vez, é um dano térmico permanente que não se resolve. No entanto, os dois estão interligados: uma bomba deixada a funcionar em estado de deslizamento aquece-se rapidamente; o funcionamento a seco aquece-a ainda mais depressa, e qualquer uma destas situações pode levar os ímanes a ultrapassar o seu limite.

Qualquer situação de sobreaquecimento prolongado causa danos — funcionamento a seco, um longo período de funcionamento em vazio ou de baixo caudal, deslizamento prolongado ou uma temperatura de processo superior à nominal da bomba. Os ímanes desmagnetizados não recuperam a sua propriedade magnética, pelo que o conjunto do rotor tem de ser substituído. A prevenção passa pela disciplina em matéria de temperatura: nunca operar a seco, nunca operar em vazio, manter um caudal mínimo e especificar um material de íman com classificação confortavelmente acima da temperatura máxima de funcionamento — uma margem de cerca de 15–30 °C é prática comum. Para condições de funcionamento verdadeiramente elevadas, deve utilizar-se um tipo de íman para temperaturas mais elevadas, como o samário-cobalto, e o soluções de bombas para altas temperaturas são a solução, em vez de forçar uma bomba normal para além do seu limite.

Funcionamento a seco: a forma mais rápida de danificar uma bomba sem vedante

Sobreaquecimento, depois ruído, depois uma bomba encravada ou avariada — por vezes, em questão de minutos. O funcionamento a seco é o que há de mais prejudicial para uma bomba de acionamento magnético, e vale a pena compreender por que razão é tão implacável.

Numa bomba com acionamento magnético, o líquido bombeado desempenha três funções para além de ser o produto. Lubrifica os mancais de carboneto de silício, arrefece o rotor magnético interno e dissipa o calor das correntes parasitas gerado pelo invólucro metálico de contenção. Se a bomba funcionar sem líquido, as três funções cessam de imediato. Os mancais de carboneto de silício dependem de uma película de líquido; por isso, se funcionarem a seco, sobreaquecem ou racham; a câmara magnética aquece sem ter para onde dissipar o calor, e os ímanes podem desmagnetizar-se em poucos minutos.

As causas são simples: uma conduta de sucção vazia porque o depósito ficou sem líquido, perda de escorva, acumulação de gás, uma válvula de sucção fechada ou o arranque antes de a bomba estar cheia. A regra é igualmente simples — nunca faça funcionar uma bomba de acionamento magnético a seco, nem que seja por breves instantes. Encha e ventile antes de cada arranque. Nos casos em que o abastecimento possa esgotar-se ou a tubagem possa ficar com gás retido, instale uma proteção contra funcionamento a seco: um monitor de potência ou de corrente, ou um interruptor de presença de líquido que desligue a bomba antes que ocorram danos. É a proteção individual mais valiosa numa instalação sem vedantes. No que diz respeito aos rolamentos e peças de desgaste, consulte o nosso Guia de vida útil e manutenção de peças de bombas químicas.

Desgaste e grippagem dos rolamentos

Ruído, vibração, uma diminuição gradual do desempenho e um eixo que parece áspero ou que encrava quando o rodamos com a mão. Os mancais de deslizamento são a peça a suspeitar.

Esses rolamentos — de carboneto de silício ou nitreto de silício — são lubrificados exclusivamente pelo fluido do processo. Qualquer fator que rompa uma película líquida limpa provoca o seu desgaste: funcionamento a seco, partículas sólidas no fluido, um meio que cristaliza no interior da bomba ou um desalinhamento entre os rotores interno e externo que exerça uma carga desigual sobre o rolamento. Como os rolamentos estão imersos no fluido bombeado, não beneficiam de nenhuma das proteções de que dispõem os rolamentos em banho de óleo de uma bomba convencional.

Instale um filtro de sucção para qualquer fluido que possa transportar sólidos; as bombas de acionamento magnético não toleram areia. Mantenha um meio cristalizante acima da sua temperatura de cristalização através de aquecimento de acompanhamento ou camada de isolamento térmico e lave a bomba após a sua utilização. Mantenha o líquido a fluir e evite o funcionamento com caudal muito baixo. Numa remodelação, verifique a coaxialidade do rotor e substitua os rolamentos como um conjunto, em vez de individualmente. Se a aplicação for genuinamente abrasiva ou com elevada presença de sólidos, uma bomba sem vedantes não é a ferramenta adequada para o efeito — essa carga deve ser tratada por uma bomba de cavidade progressiva ou outra bomba da Série de Bombas de Deslocamento Positivo.

Cavitação

Vibração violenta, um ruído de chocalho ou de cascalho na bomba, caudal instável e desgaste dos rolamentos e do impulsor mais rápido do que o normal. A cavitação é a causa e, numa bomba de acionamento magnético, a vibração é especialmente prejudicial para os rolamentos de deslizamento.

Quando a pressão no lado da sucção desce abaixo da pressão de vapor do fluido, formam-se bolhas de vapor, que colapsam violentamente ao atingirem a região do impulsor, onde a pressão é mais elevada. Este colapso é erosivo — martela as superfícies do impulsor e dos rolamentos e faz tremer toda a bomba. Resulta de uma altura manométrica positiva de sucção insuficiente: uma altura de sucção demasiado elevada, uma conduta de sucção entupida ou de secção insuficiente, um fluido quente próximo do seu ponto de ebulição ou um fluido que transporta gás dissolvido. As soluções consistem em aumentar a altura de sucção disponível — baixar a bomba em relação à fonte, encurtar e alargar a tubagem de sucção, limpar os filtros e arrefecer um fluido que circula próximo do ponto de ebulição. Analisamos os cálculos e as soluções no nosso prevenção da cavitação da bomba página.

Sobreaquecimento, baixo caudal e depósitos incrustados

O corpo da bomba ou a zona do íman ficam quentes e, no caso de fluidos sensíveis à temperatura, é possível encontrar depósitos carbonizados no cubo do impulsor quando se abre a bomba. Ambos os problemas têm a mesma origem: um caudal insuficiente para dissipar o calor.

Uma bomba com acionamento magnético necessita de um caudal mínimo para dissipar o calor dos rolamentos e da câmara magnética, incluindo o calor gerado pelas correntes de Foucault que o invólucro metálico de contenção produz. Se for operada com um caudal muito baixo ou com uma válvula fechada, esse calor não tem para onde ir, pelo que o líquido retido na câmara sobreaquece. No caso de um fluido sensível à temperatura, o calor pode fazer com que os constituintes do processo adiram ao cubo magnético do impulsor, formando um depósito que, eventualmente, bloqueia o rotor.

Mantenha o caudal contínuo mínimo indicado pelo fabricante e adicione uma linha de derivação ou recirculação caso a procura do processo desça abaixo desse valor. Nunca opere com a válvula de descarga fechada. No caso de fluidos sensíveis à temperatura ou propensos a incrustações, mantenha o caudal elevado e considere a utilização de um invólucro de contenção não metálico, que elimina por completo o aquecimento por correntes de Foucault. O sobreaquecimento que persiste em condições de caudal normal indica um percurso de arrefecimento subdimensionado ou uma escolha inadequada que deve ser revista.

Danos no invólucro de contenção e contaminação ferromagnética

Esta secção aborda dois problemas distintos. O mais grave é o aparecimento de líquido na área do íman ou do acionamento — o que significa que a barreira de estanqueidade total foi violada. O outro é o aumento repentino da aspereza do acoplamento e a perda de binário devido à presença de detritos no entreferro magnético.

A camada de contenção é a barreira estática que mantém o fluido selado no interior da parte húmida. A corrosão, a erosão por cavitação ou os arranhões causados por sólidos podem rachá-la ou perfurá-la, permitindo que o fluido de processo entre na câmara magnética. Por outro lado, detritos ferromagnéticos — limalhas de ferro, ferrugem, escória de soldadura proveniente de tubagem nova — são atraídos para o entreferro, onde desgastam as faces do entreferro e danificam o acoplamento. Pare a bomba imediatamente se detetar fluido na área de acionamento, pois uma carcaça danificada pode libertar precisamente o fluido que o design sem vedantes foi concebido para conter. Escolha a carcaça e os materiais em contacto com o fluido de acordo com o tipo de fluido: para cloretos, ácidos fortes ou meios formadores de HF, isso significa a liga adequada ou uma construção revestida com fluoropolímero da nossa soluções de bombas resistentes à corrosão, com soluções de bombas à prova de fugas no que diz respeito à contenção. Lave a nova tubagem antes da colocação em serviço e instale um separador magnético ou um filtro para reter as partículas ferromagnéticas antes de estas atingirem a abertura.

Uma breve lista de verificação preventiva

A maioria das avarias nos motores magnéticos pode ser evitada com alguns hábitos:

● Faça a alimentação e a purga antes de cada arranque; nunca deixe a bomba funcionar a seco.

● Abra a válvula de descarga antes de arrancar; nunca opere a bomba com a válvula fechada.

● Manter o caudal contínuo mínimo; adicionar um desvio caso o processo diminua de intensidade.

● Instale uma proteção contra funcionamento a seco — um monitor de potência/corrente ou um interruptor de deteção de líquido.

● Coe o fluido e lave a nova tubagem para impedir a entrada de sólidos e detritos ferromagnéticos.

● Mantenha os fluidos cristalizantes quentes e lave a bomba após a sua utilização.

● Escolha os materiais em contacto com o fluido e os materiais da carcaça de acordo com o fluido; verifique novamente as condições de funcionamento se a viscosidade ou a temperatura sofrerem variações superiores a cerca de 20%.

● Registe a temperatura, a corrente do motor e a vibração, para que uma variação gradual seja detetada antes de se transformar numa avaria.

Quando parar e contactar o fabricante

Algumas constatações significam que é preciso parar imediatamente, e não «acompanhar e ver o que acontece». A presença de fluido na área do acionamento indica uma ruptura do invólucro de contenção. Uma queda permanente na pressão e no caudal após um episódio de sobreaquecimento significa que os ímanes foram desmagnetizados. O desacoplamento repetido aponta para um acoplamento com margem insuficiente para a carga de trabalho. Nenhum destes é um problema que possa ser resolvido no local — exigem uma desmontagem, peças de substituição adequadas ou uma bomba recalibrada de acordo com as condições reais de funcionamento. Se estiver a escolher entre uma bomba de acionamento magnético sem vedantes, uma bomba de engrenagem magnética ou uma bomba magnética de vórtice para a tarefa, ou a ponderar uma tecnologia de bombas com motor integrado Em vez disso, essa é uma questão de escolha que vale a pena analisar antes do próximo fracasso, e não depois dele.

Fale com a Aulank sobre um problema ou substituição de um Mag-Drive

Quer esteja a diagnosticar uma avaria, a planear uma remodelação ou a reavaliar a capacidade de uma bomba que está constantemente a desacoplar-se, a nossa equipa de engenharia pode indicar-lhe a bomba magnética sem vedantes, a bomba de engrenagens magnéticas ou a bomba magnética de vórtice mais adequada — bem como os materiais mais adequados — para a sua aplicação. Envie-nos o modelo da bomba, o fluido com a sua temperatura e viscosidade, e o que mudou antes da avaria.

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