GMI/030
21 a 26 de Outubro de 2001
Campinas - São Paulo - Brasil
GRUPO XII
GRUPO DE ESTUDO DE ASPECTOS TÉCNICOS E GERENCIAIS DE MANUTENÇÃO EM INSTALAÇÕES
ELÉTRICAS
LABORATÓRIO DE ENSAIOS DE BOMBAS DA UNIDADE DE PRODUÇÃO
ILHA SOLTEIRA / TRÊS IRMÃOS
Roberto Toyofumi Kagesawa*
Marcelo Bine Moni
CESP
CESP
RESUMO
Devido a grande quantidade e variedade de bombas
hidráulicas existentes nas UHEs Ilha Solteira e Três
Irmãos e da responsabilidade destas com o sistema
interligado, houve a necessidade de otimizar o
processo de manutenção dos conjuntos moto-bombas.
O objetivo deste trabalho é apresentar a construção e
utilização do laboratório de ensaio de bombas
hidráulicas da Unidade de Produção Ilha Solteira / Três
Irmãos.
PALAVRAS-CHAVE: Bombas hidráulicas, ensaios,
válvulas, calibração.
mancais, comportas de emergência, entre outros). Esta
condição colocava em risco o sistema hidráulico, uma
vez que se instalavam bombas reservas estocadas por
longos períodos e nunca testadas ou bombas
recuperadas (mancais, vedações), não havendo
portanto garantia de um perfeito funcionamento.
Tais fatos justificavam a construção de uma estrutura
para ensaios de bombas, onde pudessem ser
verificados todos os parâmetros que garantissem suas
perfeitas condições de funcionamento, antes que estas
fossem instaladas em seu circuito de trabalho.
2.0 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
O laboratório foi construído na UHE Ilha Solteira e
consiste em um reservatório com capacidade para
7.500 litros de óleo, dividido em 3 câmaras iguais.(ver
FIGURA 1-ANEXO 1)
1.0 INTRODUÇÃO
A Unidade de Produção Ilha Solteira / Três Irmãos é
composta pela UHE Ilha Solteira, localizada no Rio
Paraná, na divisa entre São Paulo e Mato Grosso do
Sul, possuindo 20 Unidades Geradoras (UGs), e pela
UHE Três Irmãos no rio Tietê, com 5 UGs em
operação, perfazendo uma potência total instalada de
4.251,5 MW.
As bombas hidráulicas representam papel fundamental
no funcionamento das UGs, existindo em nosso caso,
em média, 14 conjuntos moto bombas para cada UG;
dos mais variados tipos e capacidades.
Nas
intervenções
para
manutenção,
tanto
programadas como em substituições por emergência
(falha), as bombas eram “testadas” diretamente no seu
circuito de trabalho (reguladores de velocidade,
Estas câmaras são interligadas por um circuito
composto por bomba reversível, registros de esfera e
filtro absoluto (5µm), destinados exclusivamente à
movimentação e tratamento do óleo.
O equipamento possui dois circuitos hidráulicos
distintos, sendo um para ensaios de bombas verticais
de alta vazão e sucção direta (encontradas nos
reguladores de velocidade das UGs) e outro circuito
para ensaios de bombas horizontais de baixa vazão e
alta pressão (bombas de injeção, circulação, das
centrais hidráulicas das comportas, etc.). Cada circuito
possui válvula de segurança, válvula para ajuste de
pressão, medidor digital de vazão, pressostato e
manômetro digitais.
(*) Passeio Batalha,406 – Ilha Solteira - SP – CEP 15385-000 – Fone: (018) 762 3101
Fax: (018) 762 2494 - e-mail: [email protected]
2
Os circuitos descarregam o óleo em uma das câmaras,
dotada de um trocador de calor tipo serpentina,
alimentado através de uma válvula solenóide
comandada por um termostato digital. Com isso é
possível realizar os ensaios dentro de uma faixa pré
determinada de temperatura do óleo.
O circuito de testes de bombas verticais para
reguladores de velocidade é dotado ainda de uma
válvula de esfera com acionamento pneumático,
comandada por um relê cíclico temporizado
ajustável, ligada a uma linha de pressão da bomba.
Esta válvula quando operada, alivia a pressão da
bomba até um valor pré ajustado, sendo possível
desta maneira a simulação do ciclo de trabalho
executado no equipamento de origem (intermitência
do regulador de velocidade).
! Corrente de alimentação
Até 350 A
3.2 Instrumentação
! Manômetros digitais
Precisão 0,25% f.e (fundo de escala)
! Amperímetros digitais
Precisão 0,2% f.e
! Voltímetro digital
Precisão 0,2% f.e
! Medidor vazão digital
Precisão 0,5% f.e
! Termômetro digital
precisão 0,25% f.e
4.0 APLICAÇÕES
FIGURA 1 –
Vista do Laboratório de Teste de
Bombas
3.0 PARÂMETROS DE UTILIZAÇÃO
3.1 Características eletro mecânicas
! Pressão de trabalho
- Ajustável de 0 à 50 kg/cm² (alta
vazão)
- Ajustável de 0 à 350 kg/cm² (alta
pressão)
! Vazão nominal
Após a construção e montagem do laboratório, a
filosofia de manutenção de Bombas da Unidade de
Produção Ilha Solteira / Três Irmãos, estabelece que
todas as bombas hidráulicas revisadas pela
manutenção devem ser ensaiadas no laboratório antes
de sua utilização.
Nestes ensaios são avaliadas:
! a eficiência volumétrica (que indica o estado
interno de ajustagem dos elementos de
bombeamento);
! a eficiência do sistema de vedação (gaxetas,
selos mecânicos ou retentores);
! ocorrência de sobreaquecimento dos mancais;
! avaliação dos níveis de vibração do conjunto
(referencia para a Manutenção Preditiva);
! presença de ruídos anormais;
! medição de tensão e corrente dos motores de
acionamento.
- Até 3.000 l/min (alta vazão)
- Até 300 l/min (alta pressão)
! Temperatura do óleo
- Ajustável, da temperatura ambiente
até 100º C
! Tensão de alimentação
- Trifásica até 440 Vac
As bombas novas recém adquiridas são também
comissionadas no laboratório, para comprovação dos
valores garantidos pelo fabricante.
O laboratório de bombas é utilizado para análise de
falhas crônicas em bombas, pois permite que o
problema seja exaustivamente analisado sem o risco
de danos aos demais componentes do sistema
(contaminação do circuito hidráulico dos equipamentos,
bloqueio da UG, etc.).
3
Além dos ensaios envolvendo moto-bombas, também
são executados ensaios e calibrações em todos os
componentes auxiliares aos circuitos hidráulicos, tais
como: válvulas de segurança, válvulas de intermitência
dos reguladores de velocidade e pressostatos.
Citando um exemplo prático, o laboratório foi utilizado
para diagnóstico e detecção dos fatores que causaram
o desgaste prematuro do anel de escora axial do
mancal principal de uma bomba de fusos vertical. Esta
bomba, de marca SCAN IMO modelo VNP 80-4-L,
acionada por motor de 75cv, é utilizada no sistema
hidráulico dos reguladores de velocidade (RV) das UGs
da UHE Três Irmãos, num total de duas unidades por
UG.
Tal desgaste provocou a contaminação de todo o óleo
do RV (5800 litros), fato que provocou a parada da UG,
gerando indisponibilidade de geração, além do custo
de Hxh na substituição da bomba e limpeza de todo o
sistema e tratamento do óleo.
O conjunto moto-bomba foi montado no laboratório
onde foi simulado o regime de operação da bomba, ou
2
seja, num tempo de 30s em recalque a 40 Kg/cm e
2
1:30h em alívio a 6 Kg/cm . Após 48 horas de
operação o conjunto foi desmontado, sendo
comprovado o inicio do desgaste no anel de escora.
Ficou concluído que, durante o período de
funcionamento em alívio, o sistema de equilíbrio
hidráulico dos fusos não apresentava a eficiência
desejada aumentando a carga axial sobre o anel de
escora do mancal.
Após essa conclusão foi substituído o anel por um
rolamento axial de esferas com modificações simples
na carcaça da bomba, obtendo-se assim um aumento
significativo da capacidade de carga do mancal.
Novamente, após a modificação, foi realizado ensaio
de durabilidade do novo mancal, em regime de
trabalho forçado (160h), constatando-se a perfeita
condição do rolamento, ficando assim aprovada a
modificação.
5.0 CONCLUSÃO
O laboratório de bombas é uma excelente ferramenta
para ensaio, análise de falhas, controle de qualidade
da manutenção e principalmente para melhoria de
projeto. Com sua utilização obtivemos
aumentos
significativos da confiabilidade bem como diminuição
de custos com homens/horas e tempo perdido de
geração.
6.0 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
SOUZA, H.R. – “Hidráulica” – Centro de Comunicação
da Escola “PRO TEC”, 1985.
4
ANEXO 1
Figura 1 – Esquema hidráulico do laboratório de bombas