como reparar a fuga interna da unidade de bomba de vácuo de raízes
As bombas de vácuo de lóbulos são amplamente utilizadas nos setores químico, metalúrgico, de processamento de pós e outros setores industriais. A operação prolongada sob condições de vapor com poeira ou meios corrosivos pode desencadear falhas de fuga interna. Diferentemente das fugas externas de ar através de flanges ou carcaças, as falhas de fuga interna são ocultas e difíceis de detetar numa fase inicial. Elas deterioram continuamente os índices de vácuo e a velocidade de bombeamento, provocando uma qualidade de produção em lote instável. Com base na experiência de serviços de revisão de projetos nacionais e internacionais como fabricante de bombas de vácuo de lóbulos, este artigo distingue a fuga interna da fuga externa, descreve os sintomas típicos de falha, métodos de localização passo a passo, procedimentos de reparação no local para componentes de sede de válvula, soluções para múltiplas causas de fuga interna, bem como regras de segurança de manutenção, critérios de aceitação pós-reparação e sugestões regulares de manutenção preventiva.
Distinguir Fuga Interna e Fuga Externa, Identificar Sintomas Típicos
Perante um desempenho de vácuo insuficiente, a maioria dos técnicos de operação e manutenção verifica primeiro fugas externas em flanges e tubagens, ignorando o refluxo de gás no interior da carcaça da bomba. Existem diferenças óbvias entre os dois tipos de avaria.
‑ Fuga externa: O ar ambiente infiltra-se a partir de pontos externos, incluindo tubagens, flanges e vedantes do veio. Quando o corpo da bomba de raízes é isolado, o vácuo ainda cai rapidamente no teste de retenção de pressão.
‑ Fuga interna: A falha de acoplamento dos componentes internos da câmara da bomba provoca refluxo de gás entre as cavidades de alta e baixa pressão no interior da bomba. Quando a bomba de raízes é testada em estado isolado, o vácuo limite não atinge claramente as especificações da placa de identificação, e não são detetados pontos de fuga em todas as superfícies de vedação externas.
Quando ocorre fuga interna, as unidades geralmente emitem vários sinais de alerta:
O vácuo final falha persistentemente os set-points do processo. A bomba de apoio funciona normalmente, mas a velocidade de bombagem global decai acentuadamente.
Sob carga de processo igual, a temperatura da carcaça da bomba aumenta, a vibração intensifica-se e o consumo de energia por unidade de produto aumenta.
Para serviço com vapor ou poeiras, a fuga interna acelera a corrosão e o desgaste nos rotores e na câmara da bomba, e as falhas agravam-se progressivamente.
Sequência de resolução de problemas recomendada: Complete primeiro a inspeção completa de fugas externas. Desmonte o corpo da bomba apenas após confirmar que não existe fuga externa e que as falhas são atribuídas a fuga interna da bomba.
Causas-raiz comuns de fuga interna
A fuga interna não resulta de falha de um único componente. Divide-se principalmente em três categorias de falhas.
Superfície de vedação danificada do grupo de válvula de bypass / alívio (fonte de falha do documento original)
A erosão por partículas de poeira, corrosão média e impacto frequente de abertura-fecho produzem cavidades, sulcos e deformação nas superfícies de vedação do assento e do núcleo da válvula. As válvulas não conseguem fechar completamente e criam um canal de retorno de gás interno, o que constitui uma falha frequente em equipamentos envelhecidos.
Folga excessiva relacionada com o rotor
Impacto de objetos estranhos, abrasão prolongada, deformação por ciclos térmicos ou desfasamento da engrenagem de sincronização aumentam as folgas entre rotor e rotor, rotor e carcaça, e rotor e tampa final, resultando em fluxo de retorno de gás através das folgas.
Falha na vedação estática no interior da câmara da bomba
Juntas internas envelhecidas ou partidas das tampas finais, suportes de rolamentos e placas de divisão provocam fugas de gás entre câmaras e, consequentemente, fugas internas.
Localização da Falha: Método de Teste de Isolamento por Secções
Antes da reparação com desmontagem, realize testes de isolamento por secções para identificar as categorias de falhas e reduzir o trabalho de desmontagem desnecessário.
Feche a válvula principal do processo, isole o vaso de vácuo e teste o vácuo limite da unidade completa separadamente.
Desconecte as portas de entrada e saída da bomba Roots e teste o desempenho da bomba de apoio isoladamente. Se os índices da bomba de apoio forem qualificados, as falhas estão localizadas na bomba principal Roots.
Antes da desmontagem da bomba Roots, gire manualmente o acoplamento, sinta a resistência de rotação do rotor e verifique se há travamento ou ruído de fricção para julgar preliminarmente o estado da folga do rotor.
Abra a tampa da extremidade da bomba e inspecione visualmente os conjuntos da válvula de alívio, verifique a superfície de vedação do assento da válvula quanto a erosão, cavidades e vestígios de deformação para julgar se as falhas pertencem a fugas internas causadas pelo grupo de válvulas.
Algumas fábricas no exterior carecem de recursos profissionais de maquinagem.Após a localização da falha, avalie se deve realizar reparação no local ou adquirir peças sobressalentes de substituição.Recomenda-se a substituição direta do grupo de válvulas para assentos de válvula severamente erodidos, em vez de soldadura e retificação no local.
Fluxo de Trabalho Completo de Reparação no Local para Fugas Internas na Superfície de Vedação do Assento da Válvula
Para erosão-deformação do assento da válvula e do núcleo da válvula, a reparação no local pode ser realizada com recursos de torno, soldadura e retificação (processo de reparação do documento original complementado com requisitos de segurança e pré-processamento).
Requisitos de Segurança Pré-Reparação
Desligar a unidade completa, cortar a alimentação do motor e implementar o bloqueio e etiquetagem. Despressurizar completamente a câmara da bomba e purgar os resíduos de meio de processo no interior.
Desmontar completamente os componentes do grupo de válvulas, tirar fotografias e marcar as peças para registar a orientação de montagem e evitar montagem incorreta durante a remontagem.
Limpar completamente todos os componentes para remover ferrugem, poeira e escória de soldadura antiga.
Procedimentos de Reparação por Maquinação e Soldadura
Retificar a superfície de vedação do assento da válvula com uma retificadora portátil para eliminar cavidades de erosão e ranhuras e restaurar a precisão geométrica circular.
Centrar a posição original do centro do furo de passagem do veio do núcleo da válvula com o mandril de quatro castanhas no torno e efetuar maquinação de alargamento do furo para corrigir a posição deformada do furo.
Manter o centro do veio inalterado, montar o veio de passagem do núcleo da válvula no lugar e concluir a fixação por soldadura por pontos.
Executar revestimento superficial com elétrodo de soldadura de liga dura D547 Mo. Secar o elétrodo conforme especificado, controlar as camadas e a espessura do revestimento para reduzir o risco de fissuras de soldadura. Maquinar a superfície de vedação da cabeça da válvula em correspondência com o furo da sede da válvula retificado.
Montar experimentalmente os componentes e realizar o teste de vedação com coloração por mínio, verificando a taxa de ajuste da superfície de vedação para garantir o fecho estanque do par de vedação.
Nota importante:Esta reparação depende de competências em torno, soldadura e retificação. Locais no estrangeiro sem capacidade de maquinação de apoio devem adquirir diretamente o grupo completo de peças sobresselentes da válvula. A reparação forçada por revestimento superficial no local facilmente causa nova falha num curto período de operação.
Soluções de tratamento para os outros dois tipos de fuga interna
Fuga interna causada por folga excessiva do rotor
Desmontar o corpo da bomba, medir as folgas reais entre rotor e rotor, rotor e carcaça, e rotor e tampa final com calibre de lâminas e comparar com as especificações técnicas de fábrica.
Para rotores com riscos ou desgaste, polir ou substituir as peças do rotor conforme a gravidade do dano.
Recalibrar a fase da engrenagem sincronizadora, fixar o pino de localização e ajustar todas as folgas de volta ao intervalo padrão de fábrica.
Após a montagem, girar manualmente o acoplamento para confirmar a rotação suave do rotor sem atrito ou travamento.
Fuga interna desencadeada por falha na vedação estática da junta interna
Desmontar as montagens correspondentes da tampa final e do alojamento do rolamento e remover todas as juntas antigas. Limpar as ranhuras de vedação e as superfícies de contacto e remover ferrugem e resíduos de adesivo.
Re-selecionar o material da junta compatível com o meio de processo para resistência à corrosão e à temperatura.
Aperte os parafusos uniformemente em sequência diagonal de múltiplas passagens para evitar compressão insuficiente local, que provoca fugas repetidas entre câmaras.
Trabalho de Verificação de Aceitação Após Reparação
Nunca coloque a unidade em produção de processo diretamente após a reparação por montagem. Complete a validação em três níveis para evitar retrabalho.
Inspeção por rotação manual: Rode o acoplamento manualmente. O rotor deve girar suavemente, sem atrito ou bloqueio, durante todo o ciclo de rotação.
Teste de retenção de pressão em unidade única sem carga: Isole o sistema de processo externo, execute a extração a vácuo e o teste de retenção de pressão apenas para o anfitrião de raízes. Registe a taxa de aumento de pressão, confirme que o refluxo interno de gás é contido e que o vácuo final retorna às especificações de projeto.
Teste de funcionamento com carga: Conecte a bomba de apoio e execute o teste com carga simulando condições reais de trabalho. Registe a corrente do motor, o aumento de temperatura da carcaça da bomba e as leituras de vácuo. Todos os parâmetros devem estar dentro da faixa de referência da fábrica.
Se a pressão ainda aumentar rapidamente no teste de retenção de pressão, reabrir a tampa final e reverificar o estado de ajuste da superfície de vedação e os valores de folga em vez de comissionamento forçado.
Manutenção de Rotina para Reduzir Riscos de Fuga Interna
A maioria das fugas internas resulta de erosão do meio, operação com diferencial de pressão excessivo e filtração insuficiente. Os danos nos componentes podem ser retardados com manutenção regular.
‑ Instalar filtros de remoção de poeira no lado de admissão. A entrada de partículas duras na câmara da bomba é o principal fator indutor do desgaste por erosão dos assentos de válvula e dos rotores. Inspecionar e substituir os cartuchos de filtro periodicamente.
‑ Seguir rigorosamente as definições de proteção diferencial. Proibir a operação prolongada da bomba de raízes com diferencial de pressão excessivo. Evitar flutuações bruscas e frequentes das condições de trabalho e mitigar o impacto do ciclo térmico nos componentes.
‑ Criar folhas de registo de inspeção de parâmetros.Registar regularmente o vácuo final, a corrente do motor e a temperatura da carcaça da bomba. Parar a unidade para resolução de problemas em caso de degradação precoce dos parâmetros, em vez de esperar por falhas em grande escala.
‑ Para processos com vapor ou gases corrosivos, implemente pré‑tratamento de condensação e neutralização na entrada para reduzir o impacto de erosão‑corrosão nos componentes metálicos internos.
Do ponto de vista do custo total de propriedade da bomba de vácuo, um pré‑tratamento adequado do meio na entrada, juntamente com inspeções periódicas, reduz significativamente a frequência de revisões da carcaça da bomba e evita perdas graves decorrentes de paragens de produção não planeadas.
Conclusão
A fuga interna da bomba de raízes apresenta poucos danos externos visíveis e provoca apenas uma queda gradual do desempenho de vácuo. Não desmonte a bomba às cegas; localize as falhas através de verificação de fugas e testes por secções primeiro. Escolha a reparação ou a substituição de peças de acordo com as condições de maquinação no local e conclua a aceitação com torneamento completo, teste de pressão e teste sob carga. A erosão causada por poeira e vapor não pode ser totalmente eliminada, mas a manutenção de filtros e a monitorização de pressão reduzem o desgaste das peças internas. As equipas de manutenção devem registar os dados de vácuo nas verificações diárias para eliminar riscos ocultos e evitar paragens inesperadas.
