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Dicas técnicas: Fatores que causam baixos níveis de vácuo

Baseado nos textos de DOUGLAS F. SWEET, P.E.

O baixo nível de vácuo é um dos sintomas/problemas mais comuns observados em um sistema de vácuo. A palavra ´sintoma´ é enfatizada aqui porque o problema raramente é causado apenas pela bomba de vácuo. Normalmente, a mesma é substituída para confirmar se ela realmente é a causa do problema.

Primeiramente, sabemos que a manutenção do nível de vácuo é obtida pela resistência ao fluxo de ar, sendo que o fluxo de ar é produzido pelas bombas de vácuo e a resistência é composta por vários processos de ´dewatering´ e sistemas de tubulação. Mudanças na resistência do fluxo de ar são causadas por diversos processos variáveis, incluindo a geometria da tubulação e a velocidade das máquinas. A seguir, discutiremos alguns dos típicos fatores que causam baixo nível de vácuo, incluindo:

- abertura de válvula na linha de vácuo ou no ´header´
- telas obstruídas na sucção da bomba;
- perna barométrica não suficiente para os pré-separadores;
- baixo fluxo de água de selagem na bomba de vácuo.

Abertura de válvula na linha de vácuo ou ´Header´

É comum que as empresas precisem adaptar ou modificar alguns de seus processos, seja por manutenção, reparo ou qualquer outra necessidade.

Nessas ocasiões, algumas das tubulações das bombas podem ser trocadas e ou substituídas e, suas válvulas podem ser fechadas ou abertas de acordo com a nova necessidade. Entretanto, após um determinado período, essas válvulas/ conexões podem ser esquecidas e, caso alguma tenha sido deixada aberta, o sistema não funcionará adequadamente e, dependendo de sua complexidade fica quase impossível analisá-lo e identificar suas eventuais falhas. Sempre observe todas as conexões do sistema para ter certeza, por exemplo, de que a bomba está conectada ao processo apropriado. Também tenha certeza de que as válvulas que levam para outras bombas ou equipamentos estejam fechadas.

Telas obstruídas na sucção da bomba

Empresas como as de ´Papel e Celulose´, decidem por fazer o start-up das bombas com as telas na sucção do equipamento. Não há problema algum em fazer isso desde que a tela seja adequada ao processo. Também é importante colocar o vacuômetro na sucção da bomba para observar qualquer aumento em seu nível de vácuo comparado ao nível de vácuo da máquina. As telas podem reter fragmentos de fibras, que agem como estranguladores na sucção da bomba, o que causa uma leitura de alto vácuo na bomba e uma leitura de baixo vácuo no processo.

Podemos citar como exemplo um caso onde o cliente teria que substituir a uhle box da máquina de papel devido ao que parecia ser uma selagem ruim da tampa (cobertura) da caixa de vácuo de feltro ou uso inadequado dos tops de arremates de bordas das caixas uhle (end deckles). O ´sintoma´ percebido foi a leitura de apenas 6” hg de vácuo na ´uhle box´. Não havia nenhum vacuômetro na bomba de vácuo, mas na flange de sucção e em sua volta, a bomba estava ´suando´ cerca de (4.4°C) mais frio que a temperatura ambiente.

Quando instalamos o vacuômetro na sucção da bomba, obtivemos a leitura de 23 in. Hg. Descobrimos que a tela de sucção não estava instalada e que a outra tela do equipamento estava obstruída. A baixa temperatura no flange foi causada pelo efeito da rápida expansão do ar através da tela. Assim que limpamos a tela, a caixa de vácuo para feltros voltou a operar em níveis satisfatórios de vácuo.

Perna barométrica insuficiente para os pré-separadores

Baixos níveis de vácuo podem ser observados quando o nível de vácuo excede os limites do pré-separador, perna de selagem, ou sistema de tanque de selagem (quando utilizados). Altos níveis de vácuo podem secar toda a água do tanque de selagem, deixando a tubulação de selagem aberta para a atmosfera. Pré-separadores de vácuo operam tanto com perna barométrica quanto com bombas centrífugas de baixo NPSH (removal pump). A perna de selagem é simples de ser projetada, mas qualquer falha em seu desenho, instalação ou operação causarão problemas no sistema de vácuo. Para que isso não ocorra, algumas práticas básicas de engenharia devem ser seguidas:

  • A distância (elevação) entre o fundo do separador e o nível de líquido do tanque de selagem deve ser suficiente para superar o nível de vácuo. Além disso, é necessário acrescentar 1.50 m como fator de segurança.
  • A parte final da tubulação da perna barométrica deve se estender até dentro do tanque de selagem mantendo uma distância de até 15 cm do fundo.
  • O volume do tanque de selagem deve ser suficiente para permitir que a água encha a tubulação antes de existir fluxo de água no pré-separador. É suficiente projetar um tanque de selagem com volume igual a 2x o volume da tubulação de selagem. Devido a erros no projeto e ou no nível de instalação dos pré-separadores, alguns sistemas são forçados a operar em níveis reduzidos de vácuo, desperdiçando potência e capacidade de operação.
Baixo fluxo de água de selagem na bomba de vácuo

O baixo fluxo de água de selagem em uma bomba de vácuo de anel líquido pode diminuir sua capacidade de operação. A água de selagem precisa estar a 10-15 psig, entretanto, algum orifício obstruído pode impedir o fluxo adequado mesmo quando a pressão medida estiver correta.

Lembre-se: Pressão não indica fluxo!

Para que a medição da pressão tenha uma precisão razoável, ela deve ser feita com um manômetro que trabalhe na faixa de 0 - 60psig, pois um aparelho com faixa mais ampla como de 0-100psig não será preciso o suficiente.

Nota: Água de selagem com temperatura entre 43° e 49°C ou maior - também reduz a capacidade de vácuo da bomba. Isto geralmente diz respeito ao projeto do sistema e não está contemplado aqui.
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