Estudo de caso: sistema de bomba vertical de vários estágios de alta-pressão personalizado

Um cliente-de longa data que anteriormente usava um sistema de bomba vertical da Grundfos nos abordou com um requisito novo e altamente exigente. O cliente solicitou uma solução de substituição capaz de fornecer uma vazão de 180–200 m³/h e uma altura manométrica de 36–40 bar, ao mesmo tempo em que atualizou todos os componentes molhados para aço inoxidável 316L para maior resistência à corrosão e durabilidade em operações de tratamento de água. Esses parâmetros excedem as faixas industriais padrão, exigindo inovação hidráulica e resistência estrutural.

 

Depois de receber a solicitação, nossas equipes técnicas e de P&D realizaram uma revisão abrangente de engenharia. Determinamos que um padrãobomba centrífuga multiestágio verticalnão poderia satisfazer plenamente as demandas hidráulicas. Portanto, um novo modelo foi projetado desde o início, com base no maior tamanho de quadro existente.

O novo design envolveu aumentar o número de estágios do difusor, otimizar a geometria do impulsor para melhor eficiência, reforçar eixos e acoplamentos para sustentar uma pressão de 40 bar e garantir total compatibilidade com a construção em aço inoxidável 316L. Essa configuração forneceu robustez mecânica e resistência química-de longo prazo para operação contínua em ambientes de tratamento de água.

Assim que o projeto hidráulico foi concluído, a equipe de engenharia realizou simulações CFD e análises de tensão mecânica para validar o desempenho do sistema. Várias combinações de estágios foram avaliadas para garantir o equilíbrio ideal entre altura manométrica e eficiência. Após múltiplas rodadas de otimização, a configuração atingindo 200 m³/h a 38 bar foi finalizada.

O novo modelo personalizado foi designado como CDLF200-6 + CDH200-6, representando uma bomba centrífuga vertical multiestágio que fornece 200 metros cúbicos por hora a uma altura manométrica máxima de 40 bar, com todas as peças molhadas feitas de aço inoxidável 316L. O projeto incluía seções difusoras estendidas, rotores balanceados com precisão e cabeçotes de descarga modulares para facilitar a manutenção. Desenhos 3D completos e curvas de desempenho foram fornecidos ao cliente para revisão e, após várias rodadas de confirmação, o projeto foi aprovado para produção.

Simulações de CFD e cálculos hidráulicos internos validaram o ganho de carga do estágio, a eficiência e o comportamento NPSH.. 3Modelos D, desenhos de montagem e curvas de desempenho foram emitidos para análise. Após diversas trocas técnicas, o cliente aprovou a configuração CDLF200-6 + CDH200-6 com as seguintes metas de serviço: 190–200 m³/h, 38–40 bar, com margem NPSH Maior ou igual a 1,0 m.

Principais notas de projeto: seção difusora estendida, rotores balanceados com precisão (ISO G2.5), selos mecânicos de cartucho (SiC/SiC, Viton) e um cabeçote de descarga modular para simplificar a manutenção. Todas as peças molhadas são de aço inoxidável 316L.

Após a aprovação, a produção começou com estrita observância dos padrões de qualidade. Todos os materiais 316L foram submetidos a testes PMI antes da usinagem. As operações de soldagem foram realizadas usando TIG com retropurga de argônio-para evitar oxidação, seguida de passivação da superfície. A precisão da usinagem foi mantida dentro de 0,03 mm TIR e todos os conjuntos rotativos foram balanceados dinamicamente de acordo com os padrões ISO 1940 G2.5.

Os componentes do mancal-de pressão foram testados hidrostaticamente a 1,5x a pressão projetada (60 bar). Inspeções dimensionais e de montagem foram realizadas em vários pontos de verificação, garantindo concentricidade e folgas adequadas. Cada bomba passou por um-teste de rotação sem carga e verificação de isolamento elétrico antes de passar para a montagem final.

Montagem Mecânica

• Empilhamento de estágios: cada impulsor, difusor e luva foram medidos e registrados; A folga do impulsor para o difusor foi definida de acordo com as especificações.
• Construção do rotor: anéis de desgaste medidos e combinados; flutuação axial configurada; chaves ajustadas à tolerância.
• Instalação dos mancais: montagem aquecida para evitar a formação de salmoura; pré-carga verificada pela medição final.
• Selo mecânico: selo cartucho instalado com clipes de fixação; provisão de lavagem da câmara de vedação mantida.
• Cabeça e base de descarga: estrutura modular alinhada ao ponto de referência; olhais de elevação verificados e marcados.

Elétrica e Controles

• Fiação do motor: sequência de fases verificada; resistência de isolamento > 100 MΩ @ 500 V.
• Instrumentação: tomadas de pressão na sucção/descarga, PT100 nos mancais e captadores de vibração montados em DE/NDE.
• Lógica de controle: suporta serviço alternado, reforço paralelo, partida suave/VFD e intertravamentos de proteção (funcionamento a seco, temperatura excessiva, vibração excessiva).

Alinhamento a laser

• Alinhamento a frio realizado com ferramenta laser; deslocamento final Menor ou igual a 0,03 mm e angularidade dentro da tolerância.
• Compensação de crescimento térmico documentada para alinhamento a quente no local.

1) Verificações pré-teste

• Níveis de óleo/graxa confirmados; acoplamentos protegidos; todos os medidores calibrados (certificados rastreáveis).
• Sucção inundada, sistema ventilado; rotação verificada; parada de emergência testada.

2) Verificação da curva de desempenho hidráulico

Cada bomba centrífuga vertical multiestágio foi testada em vários pontos para mapear a curva H-Q. Resultados representativos:
• Vazão de 70% (~140 m³/h): altura manométrica ≈ 41,5 bar; eficiência dentro da faixa prevista.
• Vazão 100% (~190 m³/h): altura manométrica ≈ 38,2 bar; consumo de energia nominal; BEP perto do serviço.
• Vazão de 120% (~225 m³/h): altura manométrica ≈ 34,6 bar; operação estável, sem início de cavitação.
Os resultados permaneceram dentro de ±3% das previsões do projeto.

3) Integridade e Vazamento de Pressão

• Teste hidrostático a 60 bar por 30 minutos no revestimento e no coletor de descarga-sem vazamento ou deformação permanente.
• Retenção estática no selo mecânico: a inspeção a seco pós-teste confirmou zero infiltração visível.

4) Limites de vibração e acústicos

• Vibração: Menor ou igual a 4,3 mm/s em serviço de 100% (compatível com ISO 10816).
• Ruído: < 85 dB(A) a 1 m; temperaturas de rolamento estáveis ​​por toda parte.

5) NPSH e margem de cavitação

• Com elevação de sucção induzida e testes estrangulados, o NPSH disponível excedeu o exigido em Maior ou igual a 1,0 m. Nenhuma assinatura de cavitação no espectro de vibração.

6) Resistência e corrida paralela

• Funcionamento contínuo: 3 horas de serviço com leituras periódicas a cada 15 minutos-pressões, fluxos, vibrações, temperaturas dos rolamentos estáveis.
• Modo paralelo: CDLF200-6 e CDH200-6 operados simultaneamente; estabilidade de pressão do coletor e compartilhamento de fluxo verificados.
• Intertravamentos: funcionamento a seco, vibração excessiva, temperatura excessiva e desligamento de emergência testados e registrados.

Entregáveis

• Relatório FAT (dados H-Q, registros de vibração, planilhas de calibração de medidores), vídeos de testes HD (montagem + desempenho) e lista de verificação de manutenção.

Antes de embalar, o cliente visitou nossa fábrica na China para inspeção pré-de envio. Juntamente com nossos engenheiros, eles revisaram a construção mecânica, o acabamento superficial e os registros de testes. Testes de pressão aleatórios foram repetidos-no local. O cliente expressou grande satisfação com a qualidade de construção e integridade da documentação.

 

Dado o peso total (~3,5 toneladas) e a área ocupada, o envio da montagem completa era impraticável. Cada bomba centrífuga vertical multiestágio foi embalada separadamente em caixas de madeira ISPM-15 personalizadas com bases reforçadas. As medidas de proteção incluíram embalagem VCI, dessecantes, indicadores de umidade e monitores de choque/inclinação. Os terminais elétricos foram selados; todas as caixas estavam claramente etiquetadas com números de série, peso bruto e símbolos de manuseio. A documentação-relatórios FAT, certificados de materiais, desenhos de instalação e manuais-acompanhou a remessa.

 

Fornecemos um guia de início rápido, lista de peças sobressalentes recomendadas, cronograma de lubrificação e instruções de alinhamento. Para trabalhos no local, oferecemos suporte de vídeo ao vivo para remontagem e primeira partida. O SAT (Site Acceptance Test) pode repetir a verificação do ponto de operação, comutação paralela e verificações de lógica de alarme.

A solução de bomba dupla CDLF200-6 + CDH200-6 atendeu às metas exigidas de 180–200 m³/h e 36–40 bar com um design robusto e de fácil manutenção. O projeto demonstra nossa capacidade de fornecer sistemas de bombas multiestágios verticais de alta pressão personalizados para aplicações de tratamento de água.