Componentes de bombas para lamas explicados: guia completo da parte hidráulica, vedação e rolamentos

Para um observador casual, uma bomba para lamas pode parecer simples — um motor, uma carcaça, uma aspiração e uma descarga. No entanto, sob a placa de cobertura encontra-se um conjunto sincronizado de mais de 15 componentes, cada um concebido para resistir a uma combinação de corrosão, abrasão e carga mecânica contínua. Continue a ler para conhecer cada componente da bomba para lamas em três grandes categorias — a parte hidráulica, a linha de vedação e o conjunto de rolamentos e acionamento —, identificar a evolução do material de cada componente e determinar o seu ponto de falha.

Quais são os componentes de uma bomba para lamas?

Os grupos de componentes de uma bomba para lamas, tal como são entendidos por todos os fornecedores OEM do setor, incluem os elementos da parte hidráulica (os componentes expostos às lamas, ou seja, impulsor, corpo da bomba, casquilho de garganta, revestimentos interiores e placa de carcaça), a vedação (os componentes que constituem uma barreira entre a parte hidráulica e o veio de acionamento, ou seja, gaxeta, empanque mecânico ou vedação por expulsor) e o conjunto de rolamentos e acionamento (veio de acionamento, rolamentos, sistema de lubrificação e acoplamento de acionamento). É a bomba centrífuga para lamas que transmite energia cinética às lamas abrasivas através do impulsor rotativo e depois converte essa energia em caudal para o processo no corpo da bomba em voluta. Como as lamas abrasivas e corrosivas desgastam os componentes a ritmos diferentes, cada componente da bomba para lamas representa um compromisso entre dureza, tenacidade e custo. Os componentes em contacto com o fluido são frequentemente substituídos, normalmente entre 3 e 18 meses na maioria das aplicações. Os componentes de vedação são substituídos num ciclo mais longo. Se o conjunto de rolamentos for adequadamente lubrificado, deverá durar até ao fim da vida útil da bomba. Este padrão de desgaste assimétrico explica inevitavelmente por que razão o inventário de peças sobresselentes para bombas para lamas constitui uma rubrica contínua, e não uma despesa de capital ocasional.

A parte hidráulica — cinco componentes em contacto com as lamas

Todas as peças da parte hidráulica estão em contacto com o caudal abrasivo, pelo que constituem a maior parte de uma encomenda de peças sobresselentes para bomba para lamas. Um diagrama que ilustra o funcionamento das cinco principais peças da parte hidráulica e a razão dos seus diferentes regimes de desgaste:.

1. Impulsor

Impulsor — o componente rotativo de uma bomba que transforma o binário do motor em energia no fluido. Os impulsores de bombas para lamas têm um desenho semiaberto ou aberto — uma cobertura traseira aberta permite a passagem de sólidos sem acumulação entre as pás. A bombagem é realizada por três a cinco pás de secção robusta — as pás do expulsor, também conhecidas como pás de descarga, situadas na traseira, reduzem a pressão atrás do impulsor e, assim, o ambiente agressivo em redor da vedação. Os impulsores tendem a desgastar-se primeiro nas arestas de ataque das pás e na cobertura frontal.

2. Corpo da bomba em voluta

Uma voluta é a carcaça espiral sob pressão que recolhe as lamas descarregadas pelo impulsor e converte a velocidade em altura manométrica. Nas bombas para lamas de serviço pesado, o corpo da bomba é normalmente revestido — quer com um revestimento interior substituível em liga de alto crómio, quer com um revestimento elastomérico de borracha ou poliuretano. Os corpos da bomba revestidos permitem substituir a superfície de desgaste sem ter de eliminar a carcaça exterior sob pressão.

3. Casquilho de garganta (revestimento interior de aspiração)

O casquilho de garganta encontra-se no lado de aspiração do impulsor e constitui a parede interior da entrada de aspiração. Habitualmente, é o primeiro componente da parte hidráulica a falhar em serviço com elevado teor de sólidos, pois as lamas atingem este revestimento interior à velocidade total antes de serem aceleradas pelo impulsor; por isso, o seu desgaste é geralmente o primeiro indício de uma falha iminente da parte hidráulica. O desgaste excessivo do casquilho de garganta é frequentemente um sinal precoce de que o restante conjunto hidráulico se aproxima do fim da sua vida útil.

4. Inserto do revestimento interior da placa de carcaça

Os insertos do revestimento interior da placa de carcaça protegem a face posterior do corpo da bomba, a face oposta ao motor. Como as lamas recirculantes atrás do impulsor desgastam tanto a placa de carcaça como o corpo da bomba, o revestimento interior ajuda a reduzir o desgaste. Disponível em famílias de materiais de alto crómio ou elastómeros correspondentes ao revestimento interior do corpo da bomba, o inserto da placa de carcaça é habitualmente substituído em conjunto com o impulsor.

5. Revestimento interior da placa de cobertura

No lado de entrada da bomba, o revestimento interior da placa de cobertura (por vezes denominado cobertura da voluta) funciona como a face interior do corpo da bomba. Em conjunto com o casquilho de garganta, a placa de cobertura recebe uma erosão comparável das lamas e frequentemente indica quão próximo o restante conjunto hidráulico está da falha. Como as condições de caudal e as taxas de desgaste acompanham-se de perto nestes dois componentes, o revestimento interior da placa de cobertura e o casquilho de garganta são geralmente substituídos em simultâneo. Pode consultar aqui uma lista completa das peças de substituição recomendadas pelo OEM em cada categoria da parte hidráulica, no nosso catálogo de peças sobresselentes da parte hidráulica para bombas para lamas.

O veio, a camisa e o expulsor — onde o húmido encontra o seco

A interface entre a parte hidráulica e o conjunto de rolamentos é a zona de transição da bomba, onde o veio rotativo da bomba atravessa o corpo da bomba. No entanto, é nesta interface que começam as falhas mais precoces na maioria das bombas para lamas, não porque as peças da parte hidráulica se desgastem por completo, mas porque lamas finas abrasivas começam a passar pela vedação da bomba e a desgastar os rolamentos. Um expulsor é um impulsor secundário montado na traseira do impulsor principal, que roda à velocidade do veio e cria uma zona de baixa pressão imediatamente atrás do impulsor principal. Isto afasta ativamente as lamas da zona de vedação da bomba. As bombas com vedação por expulsor não necessitam de água de lavagem, gaxeta ou empanque mecânico enquanto a bomba está a funcionar; no entanto, em caso de falha de energia, o anel estático do expulsor veda para reter a pressão residual.

Configurações de vedação — gaxeta vs empanque mecânico vs vedação por expulsor

As configurações de vedação ajudam a estabelecer a separação entre a parte hidráulica e o conjunto de rolamentos da bomba, sem vedação. Existem três categorias principais de vedação, cada uma aplicável a utilizações diferentes e com limitações distintas. A maioria dos operadores em campo tende a apertar excessivamente a gaxeta quando deteta uma pequena fuga. Um gotejamento lento e contínuo é próprio do funcionamento correto da gaxeta; esta fuga lenta assegura que a gaxeta se mantém fria e lubrificada. Gaxeta excessivamente apertada: funciona a seco, prende a camisa e reduz a vida útil da vedação de anos para meros meses. Além dos nossos kits de vedação para bombas para lamas e conjuntos sobresselentes, o nosso catálogo inclui também peças compatíveis para anéis de gaxeta, cartuchos de empanque mecânico e equipamento de expulsor.

Configuração do conjunto de rolamentos e acionamento

Os conjuntos de rolamentos suportam as cargas radiais e axiais geradas pelo impulsor e mantêm o veio alinhado sob cargas de impulso hidráulico oscilantes, que variam a cada alteração do caudal e da pressão. A maioria dos conjuntos de rolamentos de bombas para lamas utiliza um par de rolamentos de rolos cónicos ou alguma combinação de rolamentos rígidos de esferas e rolamentos de rolos autocompensadores, de acordo com o nível de impulso axial e a extensão em consola do veio. A lubrificação determina a vida útil. A lubrificação em banho de óleo (com visor e respiro) é a norma para serviço industrial contínuo, proporcionando uma vida útil dos rolamentos na ordem das 50 000 horas quando o óleo se mantém no nível correto e é substituído conforme previsto. A lubrificação com massa é frequente em unidades portáteis mais pequenas, nas quais a contenção de óleo é problemática. Os óleos sintéticos prolongam substancialmente os intervalos de substituição, mas representam uma despesa justificada apenas em ambientes de temperatura elevada, humidade elevada ou elevada concentração de abrasivos no ar. São utilizadas três configurações básicas de acionamento: acoplamento direto ao motor, acionamento por correia através de um sistema de polias ou acoplamento flexível a um motor separado, normalmente montado numa placa de base. As implicações de manutenção variam: regular o caudal através da variação de velocidade é menos dispendioso numa bomba de acoplamento direto do que mudar as polias numa bomba acionada por correia; a substituição de um motor ou redutor exige também retirar o motor, mas não é necessário mexer em toda a bomba numa unidade com acoplamento flexível; uma unidade de acoplamento direto otimiza o espaço no chão, mas todo o conjunto tem de ser removido para manutenção do motor. Para conjuntos de rolamentos completos, retentores de óleo e componentes de acionamento intercambiáveis em toda a nossa gama de bombas para lamas, consulte o nosso catálogo BBP de peças sobresselentes para conjuntos de rolamentos.

Materiais determinantes — alto crómio, borracha natural, poliuretano, cerâmica

Em última análise, não existe um material «melhor» para uma bomba para lamas. A seleção do material depende da química das lamas e da granulometria e dureza das partículas, bem como da pressão e temperatura de funcionamento. Segue-se uma comparação das quatro famílias de materiais predominantes utilizadas — concebidas para alcançar uma combinação específica de resistência à corrosão, dureza e ductilidade ou tenacidade. A dureza, por si só, não garante uma longa vida útil de desgaste. Mesmo que um componente seja fabricado com o material mais duro possível, continuará a partir-se, sempre, sob impacto se não tiver tenacidade suficiente. O equilíbrio reside na combinação entre dureza e tenacidade, e a forma como esta é determinada a partir das escalas de dureza Brinell ou Vickers explica por que razão um bom fabricante de bombas para lamas pergunta sobre a distribuição granulométrica das partículas nas suas lamas antes de propor um material. O tratamento térmico do ferro de alto crómio pode variar a dureza em 100 HB dentro da gama ASTM A532 sem alterar a composição; por esse motivo, verificamos sempre a dureza de cada fundição de alto crómio antes da expedição. A nossa própria fundição produz internamente peças de desgaste em alto crómio e elastómero, assegurando a certificação completa da corrida de fundição específica (ou lote de borracha) até à peça acabada, tudo rastreável num único sistema de qualidade ISO 9001:2015. Utilize o catálogo BBP de peças para bombas para lamas em alto crómio e borracha para encontrar sobresselentes compatíveis em todos os principais tamanhos de carcaça das nossas bombas para lamas.

Porque se desgastam as peças das bombas para lamas — e quanto tempo duram

Todas as peças de bombas para lamas têm uma vida útil limitada e, em serviço abrasivo, o desgaste é determinado principalmente por três fatores «principais»: velocidade das lamas (o desgaste varia com o cubo da velocidade), granulometria e dureza das partículas. Secundariamente, a temperatura das lamas, o pH e o funcionamento intermitente ou contínuo são fatores «menores». A maioria dos modos de falha típicos pode ser associada a um pequeno número de causas principais: a bomba opera fora do seu intervalo de projeto (causando deterioração do impulsor por cavitação), falha do sistema de água de lavagem (fazendo a gaxeta aquecer e riscar a camisa do veio), rolamentos desalinhados após uma reconstrução (reduzindo a vida útil dos rolamentos em 40 a 60%) ou material de construção incorreto para as lamas (por exemplo, borracha num ambiente cáustico quente), que falha em poucas semanas. A maioria destas falhas é previsível através de um programa simples de monitorização e registo, em vez de alarmes baseados na condição. Assim, a decisão de fim de vida é «reconstruir a bomba» ou «substituir apenas as peças da parte hidráulica». Se a inspeção revelar que o veio e o alojamento dos rolamentos estão em condições aceitáveis, a bomba pode ser reconstruída de forma relativamente simples com peças da parte hidráulica, kit de vedação e camisa do veio, regressando a um desempenho próximo do original por um custo significativamente inferior ao de uma bomba nova completa. Com um inventário de peças sobresselentes de manutenção bem abastecido, a reconstrução planeada da parte hidráulica exige 4 a 8 horas de tempo de paragem na oficina. Para determinar um ciclo de substituição para um determinado tamanho de carcaça de bomba e aplicação, ou para obter uma proposta de peças de substituição para um determinado tamanho de carcaça de bomba e aplicação, solicite uma proposta BBP para substituição de peças de desgaste indicando as suas condições de serviço e o modelo atual da bomba.

Perguntas frequentes