Aumento da confiabilidade operacional de bombas críticas de alta pressão



Contexto

As Plantas de Ureia utilizam bombas centrífugas multiestágios para fazer a circulação de carbamato no reator de produção de ureia, com pressão na ordem de 250 kg/cm2g. Além das altas pressões envolvidas, as bombas têm que resistir às ações do carbamato, que é um produto extremamente abrasivo e corrosivo. Mesmo tendo redundância, esse sistema de bombeio é crítico para a confiabilidade operacional da unidade.

 

As bombas de uma das unidades de ureia da Petrobras apresentavam, historicamente, uma confiabilidade muito baixa com ocorrências frequentes de falhas de selos mecânicos e de internos, como anéis de desgaste de impelidores, difusores e eixo.

 

Características técnicas das bombas:

  • Tipo: Centrífuga com 8 estágios – Tipo API: BB4
  • Produto bombeado:  Solução de Carbamato de Ureia (densidade: 1,15)
  • Temperatura de sucção:  100 oC
  • Pressão de sucção:  24 kgf/cm2g
  • Pressão de descarga:  250 kgf/cm2g
  • Vazão normal:  40 m3/h
  • Vazão mínima:  25 m3/h
  • Rotação: 7400 rpm
  • Potência: 550 kW

 

O Tempo Médio Entre Falhas (MTBF) desses equipamentos era extremamente baixo, em média inferior a 6 meses. Em alguns períodos de paradas e partidas frequentes da planta, as falhas das bombas aconteciam em intervalos de poucos dias de operação.

 

Depois de inúmeras tentativas de solucionar o problema, a equipe de manutenção resolveu adquirir uma terceira bomba como sobressalente, visando reduzir o tempo para a manutenção. Além dos transtornos operacionais e redução da confiabilidade da planta, as falhas dessas bombas representavam um alto custo de manutenção, uma vez que as peças são importadas e constituídas de materiais especiais para resistir à corrosão e à abrasão. A título de contextualização, apenas o conjunto rotativo tem um custo FOB de cerca de US$ 350.000,00, com um prazo de entrega superior a 180 dias.

 

 

O que fizemos

Após uma análise criteriosa do histórico de intervenções, identificamos uma forte correlação entre a frequência de falha das bombas e a frequência de partida da unidade de ureia, indicando que a causa mais provável das falhas estava relacionada ao processo de partida das bombas. Com o acompanhamento de algumas partidas e várias reuniões técnicas entre as equipes de manutenção e de operação, ficou evidente que seria necessário alterações nos procedimentos de partidas das bombas e da unidade, pois a bomba que estava partindo operava durante horas com vazão inferior à mínima especificada, provocando instabilidade hidráulica com consequentes roçamentos internos, aumento de vibrações, etc.

 

Com as alterações nos procedimentos, as falhas mais dos internos cessaram por completo e as falhas nos selos passaram a acontecer em intervalos superiores a um ano, o que consideramos satisfatório para essa aplicação. Passados mais de 5 anos das alterações dos procedimentos de partida não houve ocorrência de falha que levasse à abertura de qualquer uma das bombas.

 

A redução tangível de custos de reparos, na ordem de US$ 800.000,00 a US$ 1.000.000,00 por ano, foi apenas um dos resultados obtidos. O aumento da confiabilidade operacional da unidade de ureia, com redução de eventuais perdas de produção, a enorme redução da quantidade de intervenções, com consequente redução do tempo de exposição ao risco das equipes de manutenção e de operação, bem como a grande redução de horas dedicadas pela Engenharia de Manutenção, são resultados impressionantes para uma solução que não envolveu custos, mas apenas uma análise criteriosa de engenharia.

 

 

Resultados alcançados

Confiabilidade
Industrial