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10 passos para “desarmar uma BOMBA” com estudo de engenharia

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Neste artigo demonstraremos 10 passos como guia para desenvolvimento de um completo estudo de engenharia. Do estudo do problema, da coleta de dados, identificação das causas fundamentais, análise de viabilidade e plano de implementação. Uma metodologia bem definida é essencial para que o estudo seja mais eficaz e atinja os resultados esperados .

1. Objetivo do estudo

 Apresentar soluções para eliminar as constantes falhas por vibração excessiva da bomba centrífuga vertical utilizada na unidade química da cliente para transporte de enxofre fundido.

"Após a finalização desse estudo, através de uma ampla avaliação na qual todos os critérios foram observados, levando em consideração relação custo e benefício, conseguimos atingir um equilíbrio com confiabilidade e continuidade operacional no equipamento."

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2. A identificação e seleção do problema

a) Principais características do equipamento

Fabricante : Chas. S Lewis & Co. Inc.
Vazão Volumétrica : 60 m³/h
Acionamento : Motor Elétrico 40 cv.
Rotação : 1175 rpm

B) Confirmação do problema

A estratificação dos gastos registrados em um intervalo de 3 anos, por tipo de intervenção, confirma o grande percentual devido à vibração excessiva que levou à retirada da bomba para manutenção.

 Quantidade de Bombas substituídas por ano

1º ano ​2º ano ​3º ano ​4º ano
​03 ​04 ​04 ​02

Gastos totais do período 

​Tipo de intervenção ​R$ ​% ​% acumulada
​Vibração ​78.198,65 ​44 ​44
​Recuperação​50.242,15​28,3​72,3
​Substituição​35.176,71​19,8​92,1
​Vazamento​8.040,53​4,5​96,7
​Outros​3.500,97​2,0​98,6
​Acoplamento​2.431,79​1,4​100
​Total​177.590,80​100

3. Planejamento do estudo

Abaixo o planejamento básico das principais etapas do estudo de engenharia por fases:

 1. Estudo do contexto

2. Coleta de dados históricos do problema

3. Identificação das causas fundamentais

4. Estimativas de custos para implantação da melhoria

5. Análise de viabilidade econômica

6. Elaboração do relatório preliminar do estudo de engenharia

4. Estudo do Contexto 

Esse passo é de extrema importância para definição do fator crítico do processo de bombeamento. Para o transporte de enxofre fundido a viscosidade deve ser controlada numa faixa estreita de temperatura e a bomba tem de ser aquecida por vapor.


5. Coleta de Dados 

 O comportamento histórico do conjunto motor/bomba registrado nas análises de vibração é mostrado nos gráficos de tendência dos espectros de vibração das figuras 5A e 5B. O equipamento sempre esteve em estado de alarme.

Figura 5A - Gráfico de tendência Agosto a Dezembro do ponto BHV (dianteira motor, sentido horizontal, parâmetro velocidade (mm/s) RMS)
Figura 5B - Gráfico de tendência Agosto a Dezembro do ponto CHV (bomba lado acoplado, sentido horizontal, parâmetro velocidade (mm/s) RMS)

6. Análise e identificação da causas fundamentais de falhas

Fazendo uma análise baseada no diagrama de Árvore de Falhas da figura 6, foi constatado que dois fatores contribuem de maneira significativa para a vibração:

- Processo de manutenção (desmontagem/inspeção/montagem) sem procedimento sistematizado e sem registro dos dimensionais e/ou folgas das peças, tanto na desmontagem quanto na montagem;

- Aquecimento com chama direta antes da instalação da bomba revisada.

No diagrama de árvore foram identificados 24 modos de falha, 44 causas de falha, 49 sintomas e 60 ações de bloqueio.

As principais recomendações foram:
1. Treinamento aos envolvidos na manutenção;
2. Utilização e aprimoramento do procedimento elaborado;
3. Inspeção e medição das peças;
4. Aquecimento uniforme da bomba substituta até a parada do equipamento.
5. NÃO USAR chama direta para aquecimento das peças;
6. Usar vapor durante o regime normal de operação numa faixa de pressão de 2,4 a 3,8kgf/cm².


7. Análise de viabilidade econômica

A análise de viabilidade econômica foi realizada baseada na metodologia CAPEX para um período de 5 anos com os seguintes resultados principais:
​Investimento total ​Taxa interna de retorno (10 anos) ​Pay Back
​R$ 6.000,00 ​683,28% ​0,15 anos


8. Conclusão 

É fundamental que o processo de manutenção da bomba esteja baseado nos parâmetros de tolerância especificados pelo fabricante e ainda na alteração do processo de aquecimento antes da instalação da bomba revisada.


9. Plano de implantação

​Item ​Etapas ​Janeiro ​Fevereiro​Março
​1 ​Análise crítica do procedimento de manutenção ​X
​2​Treinamento com o fabricante​X
​3​Desmontagem e montagem de bomba reserva para treinamento​X
​4​Substituição das bombas​X


10. Resultados obtidos 

Após a substituição da bomba, esta passou a trabalhar abaixo do nível de alarme, como mostrado pelo gráfico de tendência dos níveis de vibração da figura 9. A redução nos custos com recuperação e substituição de bombas nos dois anos subsequentes foi de 60,6%.

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