Prevenir o tempo de inatividade das bombas de furo

Bombas de furo: o coração do bombeamento da indústria da água

As bombas são a tábua de salvação da indústria da água e das águas residuais. As bombas de furo são um tipo de bomba que desempenha um papel crítico na distribuição de água a áreas residenciais. A sua falha inesperada pode levar a grandes interrupções no abastecimento de água, afectando muitos agregados familiares. Como estas bombas estão normalmente submersas e localizadas remotamente, são difíceis de manter e vigiar.

O desafio

As bombas de furo submersas são notoriamente difíceis de alcançar; podem ser encontradas até 200 metros abaixo do solo. Em condições como estas, as tecnologias tradicionais baseadas na proximidade, como a análise de vibração ou acústica, são inadequadas: é simplesmente demasiado difícil instalar sensores em activos que estão localizados tão longe no subsolo.

Há outro desafio que advém do facto de sermos surpreendidos pelo estado das nossas bombas que estão localizadas muito abaixo do solo, num furo, nomeadamente o custo de as levantar. Historicamente, as equipas de manutenção teriam de levantar estas bombas dos seus furos para avaliar o seu estado. O ato de levantar uma bomba do seu furo é particularmente moroso e dispendioso.

A solução

A Samotics desenvolveu um sistema que resolve o problema do equipamento submerso. O sistema SAM4 Health utiliza um conjunto de técnicas para analisar a assinatura eléctrica de um motor, o que significa que os seus sensores são instalados no interior do quadro de controlo do motor (CCM) por conceção. Como os sensores não precisam de estar ligados à máquina, torna-se possível monitorizar de forma fiável o equipamento submerso. Isto significa que pode monitorizar todos os seus activos críticos em todas as partes do processo, desde estações de bombagem a furos, linhas de distribuição e instalações de tratamento.

Em suma, há três factores-chave que distinguem o SAM4 Health de outros sistemas de monitorização:

1. O SAM4 Health é capaz de chegar onde outras soluções não chegam. Os nossos sensores são instalados no armário de controlo do motor, em vez de serem instalados no equipamento no terreno.
2. SAM4 Health pode fazer mais do que outros. Somos capazes de detetar defeitos eléctricos e mecânicos nos motores e defeitos mecânicos no bem acionado.
3. SAM4 Health causa um verdadeiro impacto na sustentabilidade industrial. Ao fornecer informações concretas sobre a eficiência energética e a saúde dos activos, somos capazes de oferecer oportunidades de poupança de energia.

No sector da água, o tempo de inatividade e os impactos associados podem ter custos financeiros e ambientais significativos. A secção seguinte descreve três casos de estudo em que o SAM4 Health ajudou a detetar falhas numa fase inicial. Estas detecções garantiram o tempo de funcionamento e evitaram danos potenciais e multas de centenas de milhares de euros.

1. Alerta precoce de entupimento da bomba de furo submerso

O SAM4 Health é amplamente utilizado para monitorizar bombas de furos. Num caso particular, foi instalado para monitorizar um conjunto de bombas de furo submersas situadas em poços contendo ferro.

Uma das primeiras causas de entupimento é a acumulação de ferro na entrada das bombas de furo. O SAM4 Health foi capaz de detetar o depósito de ferro com quase um ano de antecedência, detectando padrões de diminuição da potência ativa em conjunto com várias instâncias de cavitação; estes são indicadores claros de entupimento. O cliente foi notificado assim que o sistema registou o desenvolvimento da falha. Posteriormente, o cliente decidiu retirar a bomba do poço e realizar as acções de manutenção necessárias. Após as acções de manutenção, os dados confirmaram que o estado da bomba tinha estabilizado.

Dado que esta bomba era difícil de inspecionar devido à sua natureza submersa, a notificação foi de grande valor para o cliente. As repercussões de deixar esta anomalia sem ser detectada teriam sido o sobreaquecimento da bomba e, consequentemente, uma perda significativa da capacidade de abastecimento.

2. Alerta precoce de problemas com o VFD numa bomba de furo

As bombas de furo são frequentemente utilizadas para bombear água de nascente para ser processada e transformada em água potável. Como resultado, estas bombas estão frequentemente localizadas em locais remotos que não são facilmente acessíveis ao pessoal de manutenção.

O SAM4 Health disparou alarmes em várias ocasiões anómalas:

• um aumento do ruído no espetro de frequências.
• comportamento atípico na potência ativa para este ativo específico.
• e aumentos súbitos da distorção harmónica total.

O SAM4 Health detectou uma frequência de alimentação instável com um aumento da potência ativa e uma diminuição do fator de potência. Este é um indicador de que uma bomba está a lutar para manter a sua velocidade e carga estáveis e, por conseguinte, é suscetível de falhar a curto prazo.

Após ter sido notificado das anomalias detectadas, o cliente realizou uma inspeção e encontrou problemas relacionados com o variador de frequência (VFD). A bomba estava a ultrapassar a corrente máxima quando alimentada a 50 Hz.

Como resultado destas descobertas, a equipa de manutenção ajustou as definições do inversor do VFD para evitar que a bomba ultrapassasse os limites. O facto de o cliente não ter sido informado destas anomalias poderia ter levado à falha da bomba, o que, por sua vez, poderia ter levado a uma grande perda de capacidade de abastecimento.

3. Alerta precoce da degradação da bomba do furo submerso

O SAM4 Health não é utilizado apenas para monitorizar bombas de furos em locais extremamente remotos. Neste caso específico, detectou o desequilíbrio mecânico de uma bomba de furo submersa numa instalação de produção maior.

A anomalia foi assinalada quando foi detectado um aumento súbito da energia espetral na frequência de rotação de uma bomba específica. Esta é uma indicação clara de desequilíbrio mecânico. O cliente foi imediatamente notificado, tendo sido tomada a decisão de inspecionar manualmente e, subsequentemente, fazer a manutenção da bomba. Após a conclusão das acções de manutenção, os dados confirmaram que o estado da bomba tinha estabilizado.

Se o sistema não tivesse assinalado a anomalia, esta poderia ter provocado danos graves nas bombas e, consequentemente, perdas significativas de capacidade de abastecimento.

A conclusão

As bombas de furo são activos críticos em vários contextos da indústria da água. A sua natureza inerente de estarem localizadas muito abaixo do solo dificulta a aplicação dos métodos tradicionais de monitorização do estado. SAM4 Health fornece uma solução através da qual é possível detetar uma multiplicidade de modos de falha críticos com bastante antecedência a partir da segurança do armário de controlo do motor. Este documento apresenta alguns exemplos, mas esta lista não é de forma alguma exaustiva.