Não Voe Mais às Cegas

Se você olhou para o painel do seu carro e viu isso, o que você faria?

Para aqueles de nós que se lembram como dirigir um carro manual, espero que a resposta que tenha surgido na sua mente seja, troque de marcha ou talvez reduza a aceleração, certo?

Você consideraria comprar um carro novo que não tivesse um painel?

Como você poderia operá-lo adequadamente, se não tem idéia de quão rápido o motor está girando, quão rápido o veículo está andando, nenhuma ideia em que marcha você está, e nenhuma ideia se há combustível no tanque ou não?

Não sonharíamos em comprar, muito menos andar em um carro dessa forma. Então, por que fazemos isso com nossas bombas todos os dias? Aposto que agora muitos de vocês estão operando sistemas de bombeamento que valem muito mais do que seus carros e estão voando às cegas sem dados reais sobre como esses sistemas estão operando.

Além disso, você já foi informado de que os Inversores de Frequência (IF) economizam dinheiro? Durante toda a minha carreira, fui informado de que colocar um IF em uma bomba traria economias para meus clientes. Mas quem me disse isso? O pessoal de vendas destes equipamentos. Sabe o que eles não me contaram? Muita coisa. Primeiro, os IF são caros, então você realmente não economiza dinheiro a menos que opere de uma maneira que resulte em economia de energia superior ao custo do equipamento. Isso é agravado pelo fato de os IF não serem 100% eficientes. Você pode esperar uma perda de 3-4% no IF, e é por isso que eles produzem tanto calor. Portanto, você pode esperar pagar aproximadamente a mesma quantidade de energia novamente para resfriar a sala a temperaturas razoáveis.

Mas esse não é o verdadeiro desafio. O verdadeiro desafio está associado à forma como as bombas centrífugas funcionam nos IF. Essa é uma matéria realmente complicada, e que eu pessoalmente não acredito que seja ensinada muito bem em nossas escolas de engenharia ou em nosso treinamento para operadores. Você sabia que girar uma bomba muito rápido ou girá-la muito lentamente pode causar cavitação que danifica a bomba? Mas quão rápido é muito rápido? E quão lento é muito lento?

Como mencionei, este é um tópico muito complicado, e a resposta varia de sistema para sistema. Uma vez me disseram que você está bem desde que não ligue o IF abaixo de 45 Hz. Acontece que essa regra geral está errada em muitas situações.

Há mais de uma década, percebi que a Murfreesboro tinha um sistema de bombeamento em que as bombas estavam sendo danificadas por funcionar muito rápido. Acontece que este sistema foi projetado para funcionar temporariamente a velocidades reduzidas até uma data futura em que as condições operacionais mudariam. Infelizmente, esse conhecimento não foi passado do gerente de fábrica anterior para o atual. Os operadores não tinham como saber que precisavam operar essas bombas em velocidades reduzidas. Este é um exemplo perfeito de conhecimento institucional sendo perdido à medida que uma geração de gerentes se aposenta e a próxima geração assume o controle. Este exemplo também me levou a uma procura para encontrar um "painel" de software que pudesse ajudar os operadores a operar suas bombas corretamente. Doze anos depois, finalmente encontrei esse "painel". É fornecido por uma empresa chamada Specific Energy. Acabamos de comissionar o sistema deles em duas estações de bombeamento da Murfreesboro, e acontece que uma bomba estava de fato girando muito rápido e a outra, muito devagar. Para esse sistema, as bombas só podiam ser operadas até 55 Hz antes de deixarem a Faixa de Operação Preferencial (FOP) e sofrerem os efeitos prejudiciais da cavitação.

A Specific Energy é uma desenvolvedora de software do Texas que criou uma plataforma para ajudar os operadores a operar melhor suas bombas, os gerentes a gerenciar melhor os ativos e os engenheiros para projetarem melhor os sistemas.

A empresa leva o nome do conceito de energia específica, que é definida como energia por unidade de massa. No caso deles, a Specific Energy otimiza os sistemas de bombeamento para operar nos níveis mais baixos possíveis de quilowatts-hora por milhão de galões bombeados. Antes, eu perguntei "Quão rápido é muito rápido?" e "Quão lento é muito lento?" Acontece que você pode plotar a energia específica de qualquer sistema de bombeamento para determinar essa resposta. Cada componente de um sistema de bombeamento exerce uma medida de energia específica no sistema. A Energia Específica Útil é essencialmente a elevação estática associada ao quão alto você está levantando a água a ser bombeada e permanece relativamente constante. Assim como as energias específicas associadas às perdas do motor e às perdas do IF. A energia específica da tubulação está relacionada à perda de atrito do sistema e é uma função quadrática da velocidade no sistema. A parte realmente interessante, no entanto, é a energia específica da bomba. É uma função parabólica que depende do design da bomba específica. Como você pode ver na Figura 1, girar esta bomba muito devagar ou muito rápido não apenas aumenta o potencial de cavitação, mas também resulta em um gasto de energia significativamente maior para cada milhão de galões bombeados. A situação fica cada vez mais complicada, pois as bombas são operadas em paralelo, especialmente se as bombas forem de tamanhos diferentes ou forem operadas em velocidades diferentes. Os algoritmos da Specific Energy calculam tudo isso a cada minuto e transmitem as informações para um painel que é uma ferramenta para operadores e gerentes operarem seus sistemas com mais eficiência.

Os sistemas da Specific Energy das duas estações de bombeamento de água bruta da Murfreesboro estão em operação há apenas um mês, mas eles já estão provando seu valor. Os operadores agora escolhem o ponto de operação com a menor energia específica na estação de bombeamento remota e, em seguida, fazem um ajuste fino em função da vazão requerida pela estação.

Isto irá reduzir os custos gerais de eletricidade do sistema. Eles também podem garantir que todas as bombas estejam operando dentro das suas Faixa de Operação Preferida (FOP), o que irá contribuir para aumentar a vida útil das bombas.

Outro benefício inesperado do sistema é que ele é um preditor eficaz do entupimento da bomba. Em várias ocasiões, os dados indicaram que as bombas estavam produzindo menos vazão e pressão do que deveriam, mas consumindo mais energia. Cada um desses casos ocorreu durante altas vazões no rio ocasionadas por fortes chuvas. A Specific Energy supôs que a perda de produção tivesse que ser causada pela obstrução. Para testar a hipótese, o pessoal de manutenção da Murfreesboro lavou todas as seis bombas e depois executou testes em cada uma delas. Cada uma das bombas retornou às condições operacionais previstas, comprovando a hipótese da Specific Energy. A Murfreesboro agora sabe observar a perda de produção semelhante após fortes chuvas e fazer a limpeza das bombas. Isso deve reduzir ainda mais os gastos com energia e os custos gerais de manutenção nas bombas.