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O funcionamento a seco ocorre quando uma bomba para líquidos trabalha sem o líquido necessário para arrefecer ou lubrificar os componentes em contacto com o fluido. Isto pode danificar a bomba. Se suspeitar de funcionamento a seco, pare a bomba dependente de líquido; corrija a falha de alimentação e avalie os danos antes de a voltar a arrancar. A proteção é mais eficaz quando o sinal medido corresponde à falha: nível baixo na origem, interrupção da descarga, carga anormal do motor ou sobreaquecimento localizado.
Um depósito cheio pode coexistir com uma câmara do empanque seca. O motor pode continuar a rodar mesmo que a bomba perca o escorvamento. Estes dois casos explicam por que motivo examinamos primeiro o percurso do líquido e só depois consideramos o preço do controlador na escolha de um relé.
Funcionamento a seco em bombas: perda de lubrificação
O funcionamento a seco elimina a película líquida ou o caudal de arrefecimento de que as peças da bomba necessitam durante o funcionamento. A fricção e o calor daí resultantes podem danificar as faces do empanque mecânico e os rolamentos lubrificados pelo líquido. O funcionamento parcialmente a seco afeta um componente local mesmo que outras peças continuem molhadas. Por isso, não é necessário que todo o corpo da bomba esteja vazio.
O glossário de bombas da KSB descreve, em Funcionamento a seco, a perda total ou parcial de líquido nos componentes normalmente molhados. Considere o exemplo de um rolamento que depende da circulação de líquido: o que acontece quando a circulação para? O veio continua a rodar. A existência de algum líquido noutras zonas da máquina pouco ajuda na superfície de contacto. Os rolamentos lubrificados externamente têm um percurso de alimentação diferente; por isso, determine a configuração antes de identificar a causa.
Numa discussão no Eng-Tips, um operador descreveu uma bomba vertical de fossa cujos rodetes permaneciam submersos, enquanto a câmara do empanque esvaziava durante a paragem. Segundo o relato, a bomba arrancava com um guincho. Este relato de campo não foi verificado, mas levanta uma questão importante de manutenção: onde permanece o líquido entre arranques? Em instalações semelhantes, a equipa de manutenção analisaria a ventilação da câmara do empanque e o sistema de apoio em conjunto com os fornecedores da bomba e do empanque. Comprar um interruptor de nível instalado mais fundo no depósito não responde a esta questão de alimentação local. O desenho do empanque, juntamente com a secção transversal da bomba, mostra qual é o componente a proteger, uma vez que pode estar acima do nível do líquido visível para o operador.
As Perguntas frequentes sobre bombas do Hydraulic Institute abordam a ventilação da câmara do empanque durante o arranque, o funcionamento e a paragem. Inclua estes estados na avaliação do percurso do líquido.
Comparação entre funcionamento a seco, cavitação e descarga bloqueada
O funcionamento a seco ocorre quando não há líquido suficiente nas partes da bomba que dele dependem. A cavitação ocorre quando se formam e colapsam bolhas de vapor no líquido. Uma bomba em funcionamento também pode ter o percurso de descarga bloqueado. A perda de escorvamento interrompe o fornecimento do líquido necessário para bombear e pode levar ao funcionamento a seco. Estas condições podem sobrepor-se; no entanto, exigem análises diferentes.
O Mapa de falhas de líquido, caudal e carga abaixo está organizado para ajudar a planear os trabalhos de manutenção. Use as observações, o seu conhecimento das bombas e o histórico de funcionamento para diagnosticar possíveis falhas.
| Categoria de falha | Líquido e caudal | Observação útil | Onde investigar |
|---|---|---|---|
| Origem vazia | A alimentação de líquido fica abaixo da condição de aspiração necessária. | Esgotamento da origem antes da interrupção da descarga. | Nível da origem e sistema de paragem. |
| Entrada de ar na aspiração | A entrada de ar interrompe o percurso de líquido previsto. | Alterações no escorvamento ou na descarga após trabalhos na aspiração. | Uniões abertas e estanquidade da aspiração. |
| Entrada obstruída | Uma obstrução na entrada reduz a alimentação de líquido disponível. | Aspiração restringida, com descarga fraca ou instável. | Percurso de entrada, filtro e condições de aspiração. |
| Perda de escorvamento | O ar ou o gás interrompe a coluna de líquido necessária para bombear. | A descarga não recupera depois de uma paragem. | Sistema de escorvamento e líquido retido. |
| Carga de escorvamento esgotada | Um modelo que retém líquido perde a carga usada para o escorvamento. | Escorvamento sem êxito prolongado e aquecimento. | Enchimento inicial e causa da falha de escorvamento. |
| A câmara do empanque esvazia durante a paragem | Os rodetes podem continuar molhados enquanto a câmara do empanque perde líquido. | Sintomas no arranque após uma paragem. | Posição do empanque, ventilação e sistema de apoio. |
| Interrupção da alimentação independente do empanque | O empanque perde o fluido auxiliar de que necessita. | Falha no circuito de apoio apesar da descarga da bomba principal. | Circuito do empanque e monitorização prevista. |
| Cavitação | As cavidades de vapor formam-se e colapsam no líquido. | Ruído ou funcionamento instável associado às condições de aspiração. | Condições de aspiração disponíveis face aos requisitos da bomba. |
| Descarga bloqueada | O percurso de descarga da bomba em funcionamento está bloqueado. | Percurso de descarga fechado e ausência de descarga para o exterior. | Posição da válvula e sistema de caudal mínimo. |
Fontes: glossário de bombas da KSB, orientações do Hydraulic Institute, guia técnico Bombas de auto-escorvamento da Michael Smith Engineers e relato atribuído sobre a câmara do empanque no Eng-Tips.
A ausência de caudal de descarga é um sintoma comum a várias situações, incluindo a descarga bloqueada da bomba. Assim, numa bomba cheia de líquido com a saída fechada, um interruptor de nível baixo não é a melhor opção. A proteção adquirida deve responder à causa identificada: um sensor de nível na origem não deteta todas as válvulas de descarga fechadas.
Causas do funcionamento a seco no percurso de aspiração
O funcionamento a seco pode resultar de uma origem vazia, uma entrada obstruída, perda de escorvamento ou interrupção do caudal de apoio do empanque. Também pode resultar da entrada de ar na linha de aspiração. Siga o percurso desde a origem até ao componente afetado. Um nível de água visível na origem pouco ou nada revela sobre uma obstrução ou fuga de ar nesse percurso.
Entre as causas de falha de escorvamento indicadas no guia de bombas de auto-escorvamento da Michael Smith Engineers encontram-se fugas na aspiração, tempos de escorvamento excessivos, desgaste e montagem incorreta. Em modelos centrífugos que retêm líquido, um escorvamento sem êxito prolongado também pode provocar evaporação e aquecimento do líquido retido.
Considere uma equipa de manutenção que está a voltar a colocar em serviço uma bomba de transferência de auto-escorvamento após trabalhos na tubagem de aspiração. O depósito de origem está cheio, mas a descarga não aumenta. É útil comparar o último arranque bem-sucedido com o atual: que uniões foram abertas, a carga de escorvamento foi reposta e a linha de aspiração está estanque? Prolongar ainda mais o arranque expõe a carga retida a mais calor. Um alarme de nível baixo não detetaria uma fuga de ar introduzida durante a manutenção. Depois de isolar o equipamento e garantir condições seguras para a inspeção, a equipa pode comparar a montagem com as instruções de enchimento e ventilação do fabricante antes de planear outro arranque.
Combine a análise dos requisitos das bombas de auto-escorvamento com a da tubagem de aspiração da bomba. Se o empanque tiver uma alimentação externa, inclua também esse circuito na análise da falha.
Proteção contra o funcionamento a seco: escolha o sinal adequado
A proteção contra o funcionamento a seco deve detetar a condição que ameaça a bomba e pará-la antes de o componente protegido ser danificado. A deteção do nível responde ao esgotamento da origem. Outras causas podem ser detetadas através da monitorização do caudal, da pressão, da carga do motor ou da temperatura. Cada método não deteta determinadas falhas; a escolha exige conhecer a gama de funcionamento da bomba e a localização do elemento de deteção.
| Sinal | Aplicação útil | Falha que pode não detetar | Questão de seleção |
|---|---|---|---|
| Nível na origem | Parar antes de a origem se esgotar. | Aspiração bloqueada ou câmara do empanque localmente seca. | O nível de paragem mantém a submersão necessária? |
| Caudal de descarga | Detetar a interrupção da descarga durante um estado de funcionamento permitido. | Perda de alimentação independente do empanque. | Onde é medido o caudal, incluindo qualquer derivação? |
| Pressão | Detetar uma alteração de pressão relacionada com o serviço previsto. | Condições fora do padrão de pressão calibrado. | Uma ligação bloqueada ou isolada pode ocultar a alteração do processo? |
| Carga do motor | Detetar uma redução característica da carga numa bomba compatível. | Danos locais sem a redução de carga prevista. | Como afetam a velocidade de rotação e as alterações normais do serviço o limiar? |
| Temperatura local | Detetar o aquecimento no componente monitorizado. | Danos que se desenvolvem antes de o calor chegar ao sensor. | A resposta do sensor é suficientemente rápida para esta configuração? |
Esta comparação baseia-se nas orientações de deteção da HSE, na documentação Pumptec da Franklin Electric e numa discussão patrocinada pela Valmet sobre bombas de cavidade progressiva na Pumps & Systems. As questões do atraso da temperatura e dos fluidos viscosos nesse artigo dizem respeito a bombas de cavidade progressiva.
Como proteger uma bomba submersível contra o funcionamento a seco?
Deve utilizar-se um controlo de nível baixo da água ou um sistema compatível de monitorização do funcionamento a seco, específico para a bomba submersível. As definições devem ser ajustadas para parar e voltar a arrancar a bomba conforme exigido pela aplicação. As orientações de apoio da Grundfos para as séries SQ/SQE descrevem uma proteção baseada no consumo de potência, com o limiar de funcionamento a seco associado ao desempenho da bomba em causa.
Outro exemplo específico de um modelo encontra-se na gama Pumptec da Franklin Electric. As especificações publicadas distinguem os seguintes dispositivos monofásicos:
| Dispositivo e número de peça | Alimentação indicada | Gama de potência do motor indicada |
|---|---|---|
| Pumptec 5800020610 | 115/230 V, 60/50 Hz | 1/3–1.5 hp |
| Pumptec-Plus 5800060502 | 220 V, 50 Hz | 1/2–5 hp |
| Pumptec-Plus 5800060100 | 230 V, 60 Hz | 1/2–5 hp |
Estas são especificações de dispositivos Franklin Electric, não de bombas BBP. Uma instalação trifásica exige um sistema de proteção adequado, especificado em separado. Para selecionar a proteção com base na carga, é necessário distinguir a potência da bomba e a carga do motor da suposição geral de que qualquer evento que provoque danos aumenta a corrente.
Danos causados pelo funcionamento a seco: inspecione antes de voltar a arrancar
Se suspeitar de funcionamento a seco, pare a bomba e impeça um arranque involuntário seguindo o procedimento de isolamento do local. Corrija a falha na alimentação de líquido e avalie o empanque, os rolamentos e os outros componentes afetados antes de voltar a colocar a bomba em serviço. As peças sobreaquecidas podem degradar-se ou desgastar-se e exigir reparação ou substituição.
Um cheiro a queimado, uma fuga recente, ruído anormal ou um veio bloqueado exigem a investigação da falha. Evite tentativas repetidas de arranque e arranques involuntários antes de prosseguir com a investigação. Antes de abrir o equipamento, pessoal qualificado deve controlar os riscos químicos, a temperatura do fluido e qualquer pressão no sistema; proceda ao isolamento elétrico e à libertação da pressão.
É possível reparar uma bomba que funcionou a seco?
Sim, muitas vezes é possível reparar uma bomba corrigindo a falha de alimentação e substituindo as peças danificadas; a extensão da reparação depende da inspeção. Por exemplo, a substituição de um empanque pode exigir a substituição de outras peças, como o veio ou um rolamento, que estejam desgastadas ou danificadas pela fricção. Guarde todas as peças removidas para inspeção e registe o estado de cada uma antes de a limpar.
Em Causas e soluções para fugas nos empanques mecânicos de bombas, Vogel aborda a importância de examinar as superfícies de vedação e preservar informações sobre a instalação. O anúncio da primeira edição da API RP 697 descreve orientações para a reparação de bombas no local e na oficina. Use o registo da reparação para distinguir a falha inicial dos danos daí resultantes.
Numa bomba recentemente convertida de empanque para empanque mecânico, verifique se a câmara tem dimensões adequadas, ventilação e capacidade de dissipação do calor. As orientações do Hydraulic Institute sobre empanques abordam problemas associados a estas conversões. Se a câmara do empanque ainda contiver gás, substituir os empanques por peças idênticas mantém a causa. A disposição dos rolamentos da bomba também é essencial para determinar quais dependem do líquido do processo.
Bombas que podem funcionar a seco: confirme o modelo exato
As bombas concebidas para funcionar a seco dispõem de uma configuração adequada do empanque, dos rolamentos ou da lubrificação para proteger os componentes vulneráveis. Em contrapartida, a paragem automática por funcionamento a seco interrompe automaticamente o funcionamento da bomba quando surge a falha monitorizada. Autoescorvante e sem empanque descrevem outras características de conceção; nenhum destes termos permite, por si só, que uma bomba dependente de líquido funcione vazia.
A brochura Run-Dry da Cornell descreve um reservatório externo de lubrificante que o faz circular através de orifícios junto do empanque. A proteção contra o funcionamento a seco das bombas SQ/SQE da Grundfos baseia-se na deteção de uma redução do consumo de potência. O primeiro exemplo altera a forma como um componente recebe lubrificação; o segundo deteta uma condição e interrompe o processo.
Numa bomba centrífuga de auto-escorvamento, o líquido retido faz parte do processo de escorvamento. Uma bomba sem empanque pode ainda ter rolamentos dependentes do fluido bombeado. A remoção do empanque do veio não elimina necessariamente todas as superfícies lubrificadas pelo líquido.
Ao procurar bombas tolerantes ao funcionamento a seco, é importante especificar os estados de funcionamento permitidos e as alimentações auxiliares necessárias. Uma proposta para uma bomba tolerante ao funcionamento a seco deve indicar os componentes que permitem esta capacidade. Escolha a bomba em função do fluido e do serviço através da seleção de bombas químicas e compare os conjuntos de proteção.
Custo da proteção contra o funcionamento a seco: compare propostas completas
Compare as propostas para a proteção contra o funcionamento a seco com base no sistema instalado. O dispositivo de menor custo pode não incluir os trabalhos necessários para assegurar a função. Trate todos os concorrentes de forma imparcial: forneça a mesma condição de funcionamento da bomba e de falha a cada um e deixe o departamento financeiro avaliar os conjuntos.
Imagine um comprador que recebe uma proposta para um relé de carga do motor e outra para um sensor de nível com colocação em serviço e algumas alterações ao quadro de comando. A proposta do relé parece mais barata, mas as propostas respondem a problemas diferentes e incluem trabalhos diferentes. A equipa de manutenção determina primeiro se o problema é uma origem vazia ou se a perda de líquido ocorre noutro ponto. Depois de o determinar, pede-se a ambos os fornecedores um preço para a cobertura de falhas, a compatibilidade com o motor, o invólucro e a cablagem. O departamento financeiro pode então comparar o âmbito total. As especificações separadas de tensão, frequência e potência do motor da Franklin mostram por que motivo o nome de um dispositivo, por si só, é demasiado vago para uma encomenda.
Inclua a ação de paragem necessária, a política de novo arranque e o ensaio de aceitação no pedido de proposta para uma bomba industrial. Peça os custos discriminados da colocação em serviço e dos sensores de substituição, em vez de uma alegação de poupança sem uma referência de funcionamento.
Ensaios de proteção contra o funcionamento a seco e limites operacionais
Ensaie a proteção contra o funcionamento a seco através do método de colocação em serviço aprovado pelo fabricante, incluindo o percurso do sinal, a paragem do motor e o comportamento após a reposição. A simulação do sinal pode testar os controlos sem testar o sensor ou a respetiva ligação ao processo. Registe como é introduzido um sinal de ensaio, como são verificados os componentes não testados e como se realiza o ensaio sem pôr deliberadamente a bomba a funcionar a seco.
«Ensaios de ponta a ponta a intervalos adequados, incluindo a verificação das linhas de amostragem/impulso.»
As orientações da HSE para sistemas de controlo de riscos graves exigem ensaios de ponta a ponta, porque um ensaio lógico bem-sucedido pode não revelar uma ligação de deteção obstruída. A HSE também recomenda verificar se o sistema foi reposto corretamente após o ensaio.
Antes da colocação em serviço, registe a localização e a gama de funcionamento do sensor, os parâmetros de disparo aprovados, o comportamento de arranque permitido e quem pode repor o sistema. Confirme que o comando final de paragem chega ao motor e que as proteções normais são repostas após o ensaio. A formação dos operadores deve explicar a diferença entre confirmar um alarme e autorizar um novo arranque.
Deve verificar-se se o equipamento se adequa à utilização em atmosferas explosivas. Em outubro de 2026, a entrada no catálogo ISO para a ISO/CD 80079-37 indicava que a segunda edição estava em preparação. Um projeto de comissão não constitui um novo requisito operacional. Registe no processo de colocação em serviço a edição publicada aplicável e a documentação do equipamento.
Envie à BBP o modelo da bomba, o fluido bombeado, o ponto de funcionamento da bomba e o sistema de controlo atual para o pedido de informação. Indique a falha que pretende prevenir e a política de novo arranque necessária.
Perguntas frequentes sobre o funcionamento a seco
O que significa uma bomba funcionar a seco?
O funcionamento a seco significa que a bomba funciona sem líquido suficiente nos componentes que dele necessitam.
A perda pode afetar toda a bomba ou uma peça local, como a câmara do empanque. O líquido costuma dissipar o calor ou lubrificar essas superfícies. Uma pequena quantidade retida no corpo da bomba pode deixar outro componente seco; por isso, a investigação deve seguir a alimentação até à peça afetada, em vez de se basear apenas no nível de água visível.
O que acontece se um furo secar?
A descida do nível de água no furo pode deixar a bomba sem água, interromper a descarga e danificar as peças dependentes de líquido, a menos que uma proteção adequada interrompa o funcionamento.
A recuperação exige uma alimentação de água adequada e uma bomba em condições de funcionamento. Um controlador de funcionamento a seco pode tentar a recuperação automática de acordo com as definições específicas do modelo. Paragens repetidas exigem a investigação da alimentação do furo e do estado da bomba, em vez de reposições manuais sucessivas que continuem a expor o equipamento à mesma falha.
Um relé térmico protege a bomba contra o funcionamento a seco?
A proteção térmica do motor não substitui a proteção da bomba contra o funcionamento a seco.
A proteção contra sobrecargas responde às condições do motor, enquanto o empanque ou o rolamento lubrificado pelo líquido pode perder arrefecimento primeiro. A proteção contra o funcionamento a seco baseada na carga procura frequentemente detetar uma redução da carga, condição diferente da sobrecarga do motor. Mantenha a proteção necessária do motor e escolha um sistema de deteção do funcionamento a seco adequado ao componente vulnerável e ao padrão de falha na gama de funcionamento prevista.
Uma bomba de auto-escorvamento pode arrancar completamente seca?
Muitas bombas centrífugas de auto-escorvamento precisam de uma carga inicial de líquido.
A Michael Smith Engineers descreve, para estes modelos, o líquido retido como parte do processo de escorvamento. Encha e ventile a bomba segundo as instruções específicas do modelo. A função de auto-escorvamento permite expulsar o ar da linha de aspiração nas condições especificadas.
Como se repõe a proteção contra o funcionamento a seco?
Reponha a proteção contra o funcionamento a seco depois de corrigir a falha de alimentação e de confirmar que a bomba cumpre os requisitos de inspeção e novo arranque.
Siga a sequência manual ou automática aprovada para o controlador. A instalação pode exigir uma reposição manual quando uma paragem inexplicada, um fluido perigoso ou danos suspeitos justificam uma inspeção. Uma sequência de recuperação automática exige as condições corretas de recuperação da alimentação e definições específicas da bomba. Registe a causa da paragem na ficha de manutenção para que o operador seguinte não tenha de lidar com uma falha recorrente sem explicação.
Um relé de funcionamento a seco é suficiente quando o depósito está cheio?
Não necessariamente: um depósito cheio pode coexistir com perda de escorvamento ou com um empanque localmente seco, e o relé tem de detetar a falha que ameaça a bomba.
Um depósito cheio pode alimentar uma linha de aspiração bloqueada ou uma bomba que perdeu o escorvamento. A monitorização da carga do motor pode detetar uma redução de carga numa instalação compatível; um empanque localmente seco pode exigir outro método de deteção. Adapte a cobertura ao percurso real do líquido.
O funcionamento a seco é o mesmo que um ensaio a seco?
Não. Um ensaio de simulação testa um procedimento; o funcionamento a seco de uma bomba descreve a perda do líquido necessário durante o funcionamento.
Mantenha estes significados distintos no plano de comissionamento. Um técnico de controlo pode recorrer a uma simulação aprovada para testar parte de um circuito de proteção sem esvaziar a bomba. O registo do teste deve indicar o ponto de injeção e as verificações ainda por realizar, incluindo o sensor, a ligação ao processo, a paragem final e o restabelecimento do serviço. Chamar ensaio a um procedimento não autoriza o funcionamento de uma bomba que dependa de líquido sem o caudal de alimentação necessário.
Guias relacionados de manutenção de bombas
Referências e fontes
- Hydraulic Institute, perguntas frequentes sobre bombas: câmaras de empanque, purga de ar e orientações de funcionamento das bombas.
- HSE, sistemas de controlo: ligações de deteção, testes funcionais e restabelecimento do serviço.
- API, anúncio da RP 697: orientações para a reparação de bombas na primeira edição.
- ISO, entrada de catálogo da ISO/CD 80079-37: estado de desenvolvimento da segunda edição.
- Eugene Vogel, causas e soluções para fugas nos empanques mecânicos de bombas.
- Simo Rounela, discussão patrocinada sobre proteção contra o funcionamento a seco de bombas de cavidade progressiva, artigo patrocinado pela Valmet.
Referências técnicas dos fabricantes: KSB, Funcionamento a seco; Michael Smith Engineers, Bombas de auto-escorvamento; Franklin Electric, Pumptec, proteção de bombas monofásicas; Grundfos, Como proteger a SQ/SQE contra o funcionamento a seco?; Cornell Pump, Funcionamento a seco. O exemplo local da câmara de empanque é atribuído à discussão da Eng-Tips Empanque Plan 13 a funcionar a seco no arranque.
