J.P.C. GUTIERREZ - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL: REVISÃO DOS MANÔMETROS DE PROCESSO - O.S. Nº 055729458
A falha do manômetro pode ser atribuída a um ou mais destes oito motivos: vibração mecânica, pulsação, temperatura extrema, picos de pressão, sobrepressão, corrosão, entupimento e manuseio incorreto/abuso.
Os manômetros são parte integrante do sistema de alerta de um Sistema de Variáveis Contínuas. Ao medir constantemente a pressão, esses instrumentos permitem que os usuários vejam como está o desempenho de um processo. Os medidores são robustos e podem lidar com condições desafiadoras. No entanto, mesmo os instrumentos mais resistentes sofrerão falhas se não forem projetados para uma aplicação ou condição específica.
Diagrama de um manômetro com tubo Bourdon
Como funciona um manômetro
Antes de entender por que as coisas dão errado e como solucionar o problema, é importante primeiro entender o funcionamento interno de um manômetro mecânico, o mais popular dos quais é o manômetro com tubo Bourdon.
O tubo Bourdon é um elemento de mola oco em forma de C dentro da caixa. À medida que o tubo é pressurizado pelo meio que entra nele, ele começa a se mover – como um balão tentando se equalizar. Este movimento é traduzido através do elo de ligação , preso ao tubo de Bourdon através da peça final , numa medição de pressão que o ponteiro indica no mostrador .
8 causas de falha nos medidores
Quando um manômetro não funciona conforme o esperado, a causa pode ser atribuída a pelo menos um destes oito motivos:
1. Vibração mecânica
Numerosos estudos demonstraram que a vibração é a principal causa de falha de manômetros em instalações de fabricação. A vibração tem um impacto negativo na precisão do medidor de duas maneiras. Primeiro, é difícil ler o ponteiro de um mostrador quando um medidor está vibrando. Em segundo lugar, danos incrementais ao mecanismo do ponteiro devido à vibração podem eventualmente mover o ponteiro para fora do zero, produzindo leituras imprecisas.
Sinais visíveis de vibração mecânica
- Limalhas/poeira de metal, como um halo, dentro da janela do medidor devido; ao desgaste do pinhão e das engrenagens dos segmentos;
- Ponteiro destacado se a vibração for severa.
- Riscos representados pela vibração mecânica
- Desgaste de componentes internos;
- Perda de precisão/funcionalidade;
- Falha no sistema de pressão.
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| Cortesia: Wika |
- Soluções para medidores que sofrem vibração mecânica
- Para a maioria das situações, uma caixa cheia de líquido é a maneira mais conveniente e econômica de proteger os manômetros contra vibrações. O preenchimento da caixa com glicerina ou óleo de silicone atua como um amortecedor para desacelerar o movimento. Ele também lubrifica o pinhão e as engrenagens segmentadas, reduzindo assim o desgaste e prolongando a vida útil do medidor.
- Uma segunda solução é afastar o medidor da fonte de vibração: Usando um selo diafragma com conexão capilar, como o selo tipo célula. Um selo diafragma pode ser montado praticamente em qualquer lugar da aplicação e a linha permite leitura remota.
- 2. Pulsação
- Efeito da pulsação no manômetro;
- Vibração do ponteiro;
- Vibração refere-se à oscilação regular de peças mecânicas. A pulsação, por outro lado, são ocorrências regulares de rápidos aumentos e diminuições de pressão do produto processado.
- Sinais visíveis de pulsação
- Vibração do ponteiro;
- Ponteiro solto ou quebrado em casos extremos;
- Riscos representados pela pulsação;
- Dificuldade em obter uma leitura precisa;
- Desgaste de componentes internos;
- Perda de precisão/funcionalidade;
- Falha no sistema de pressão.
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| Cortesia: Wika |
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| Sinais visíveis de pulsação. Cortesia: Wika |
- Soluções para medidores com pulsação
- Tal como acontece com a vibração mecânica, uma caixa cheia de líquido é uma solução viável. O mesmo ocorre com válvulas e dispositivos de proteção, como um restritor de soquete. Este pequeno dispositivo possui um pequeno orifício para restringir e diminuir a pressão do meio antes que ele encontre o medidor. Os restritores são econômicos e fáceis de instalar. Existem vários medidores, para reguladores de gás comprimido, que já vêm de fábrica com um restritor já rosqueado no furo.
- Para pulsação mais extrema, use um amortecedor ou válvula de agulha. Os amortecedores funcionam como restritores, mas vêm em mais opções de materiais, tamanhos de orifícios e classificações psi. Os amortecedores também são menos propensos a entupimentos e são mais ajustáveis no campo, graças a pistões intercambiáveis ou parafusos de ajuste. As válvulas de agulha também estrangulam o meio, reduzindo assim o impacto das pulsações. Esses amortecedores de pulsação são comumente encontrados em aplicações de descarga de bombas e caldeiras.
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| Amortecedor de pulsação. Cortesia: Wika |
- 3. Temperaturas extremas
- Manômetros diferentes têm tolerâncias diferentes para temperaturas extremas. Observamos tanto a temperatura ambiente, como a encontrada no Ártico ou ao redor de uma fornalha, quanto a temperatura do meio do processo.
- Efeito da temperatura extrema no manômetro;
- Descoloração do medidor
- Sinais visíveis de temperatura extrema
- O mostrador e/ou o preenchimento do líquido estão descoloridos, geralmente amarelo, laranja, marrom ou preto;
- O mostrador, a caixa ou a janela derreteram – geralmente porque a mídia está muito quente.
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| Descoloração da escala. Cortesia: Wika |
- Riscos representados por temperaturas extremas
- Dificuldade em obter uma leitura precisa;
- Perda de precisão/funcionalidade;
- Falha no sistema de pressão.
- Soluções para medidores em temperaturas extremas
- Um selo diafragma com capilar permite que a medição de pressão ocorra longe de temperaturas ambientes ou de meios extremos. Quanto maior o comprimento, mais calor é dissipado antes que a pressão atinja o manômetro. Ou também pode-se montar um adaptador de resfriamento para a faixa de até 500°F/260°C ou até 700°F/370°C. Providos de aletas para aumentar a área de superfície, estes adaptadores são muito eficazes na irradiação e dissipação de calor. Eles também são extremamente fáceis de adaptar usando conexões roscadas. Os sifões pigtail, coil e mini (haste e tampa) usam o mesmo princípio para dissipar o calor.
Dissipador de calor. Cortesia: Wika - A glicerina é o fluido de enchimento típico para manômetros. Para temperaturas ambientes extremamente quentes ou frias, o óleo de silicone é a melhor escolha, pois não descolorirá com o calor ao longo do tempo nem congelará em ambientes abaixo de zero.
- 4. Picos de pressão
- Os picos ocorrem quando a pressão aumenta acentuadamente e depois cai repentinamente. Esta condição pode causar todos os tipos de problemas para medidores não projetados para esta condição.
- Efeito de picos de pressão em medidores mecânicos;
- Ponteiro dobrado;
- Sinais visíveis de picos de pressão;
- Ponteiro torto, como um rabo de peixe ou anzol, por bater no pino de paradas com muita frequência;
- Ponteiro cortado ou quebrado por bater no pino de parada com muita força;
- Pino de parada quebrado.
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| Ponteiro dobrado. Cortesia: Wika |
- Riscos representados por picos de pressão
- Soluções para medidores que enfrentam picos de pressão:
- Tal como acontece com a pulsação, boas soluções para amortecer os efeitos dos picos de pressão são usar um manômetro cheio de líquido e/ou acessórios como restritores, amortecedores, válvulas de agulha ou selo diafragma com capilar. Outra forma de evitar danos aos ponteiros e partes internas é substituir o manômetro por um que tenha uma faixa de pressão mais alta. Uma boa regra é escolher um manômetro que seja duas vezes a pressão máxima esperada. Portanto, se um processo normalmente atinge 500 psi, use um que vá até 1.000 psi.
- Para maior garantia de que um medidor nunca exceda um determinado máximo, conecte um protetor contra sobrepressão ao instrumento. Esta opção exclusiva permite ao usuário alterar a configuração de pressão máxima. Se a pressão atingir esse valor, a válvula do pistão com mola do protetor fechará automaticamente, evitando que o medidor sofra o pico. E quando a pressão do sistema cai aproximadamente 25% abaixo do máximo predefinido, a válvula reabre automaticamente.
- Maior desgaste no movimento e nos componentes;
- Perda de precisão/funcionalidade;
- Tubo Bourdon dividido, levando à perda de produto;
- Falha no sistema de pressão.
- 5. Sobrepressão
- Efeito da sobrepressão em medidores mecânicos:
- Ponteiro pressionado contra o pino de parada.
- Esta situação é muito semelhante aos picos de pressão, mas ocorre quando o manômetro mede regularmente pressões próximas ou na faixa máxima. Normalmente vemos essa condição em linhas de tratamento de água/águas residuais e de gás.
- Ponteiro pressionado contra o pino de parada. Cortesia: Wika
- A sobrepressão pode fazer com que o tubo Bourdon se deforme e rache. Isto é um grande problema porque uma ruptura permite que meios cáusticos, como o ácido fluorídrico (HF) nas unidades de alquilação, escapem. Na fabricação farmacêutica, um evento de ruptura destrói produtos em processo de fabricação muito caros e leva ao fechamento da linha, à quarentena do produto e à reesterilização do processo.
- Sinais visíveis de sobrepressão:
- Ponteiro pressionado contra o pino de parada
- O ponteiro arranca o pino de parada
- Riscos representados pela sobrepressão:
- Maior desgaste no movimento e nos componentes
- Protetor de sobrepressão
- Usar protetor de sobrepressão
- Soluções para medidores que sofrem sobrepressão:
- Como a sobrepressão é semelhante aos picos de pressão, a solução também o é: use um manômetro com uma faixa de pressão mais alta e instale um protetor de sobrepressão.
Protetor de sobrepressão. Cortesia: Wika - 6. Corrosão
- Corrosão em um manômetro:
Corrosão do manômetro. Cortesia: Wika - Medidor de pressão corroído.
- Muitas indústrias trabalham com produtos químicos agressivos: ácido fluorídrico em refinarias, floculantes e cloro no tratamento de águas residuais, gases clorados na produção de fibra óptica, e assim por diante. Esses produtos chegam aos medidores.
- Sinal visível de corrosão:
- Descoloração e deterioração da caixa do medidor, ponteiro, conexão e mostrador;
- Riscos representados pela corrosão;
- Perda de precisão/funcionalidade;
- Falha no sistema de pressão;
- Perda de precisão/funcionalidade:
- Tubo Bourdon dividido, levando à mídia liberada;
- Falha no sistema de pressão.
- Soluções para medidores em ambientes corrosivos
- Isole o medidor de produtos químicos agressivos usando um selo diafragma feito de materiais resistentes à corrosão apropriados. Fabricantes fornecem selos diafragma que vêm em uma variedade de ligas padrão e exóticas para peças folhadas e não folhadas: aços inoxidáveis 316L e 316 TI, Hastelloy®, Monel®, Inconel®, tântalo e titânio. Os metais podem ser deixados como estão ou, para proteção extra, revestidos com Teflon® ou folheados a ouro. Ao decidir sobre os materiais para suas vedações diafragma, observe de que são feitas as peças folhadas existentes e escolha-as.
- 7. Entupimento
- O entupimento é um problema para fábricas de papel, fábricas de águas residuais, farmacêuticas e outras indústrias, já que meios pastosos, pastosos, viscosos e com alto teor de partículas podem obstruir o sistema.
Manômetro entupido. Cortesia: Wika
- Medidor igual ou próximo de zero quando o sistema está operando;
- Riscos representados pelo entupimento;
- Perda de precisão/funcionalidade;
- Possibilidade de sobrepressão.
- Soluções para medidores que seguidamente ficam entupidos:
- Novamente, use um selo diafragma para separar o medidor do meio desafio. Uma excelente solução são os conjuntos que compreendem um medidor de processo industrial XSEL® permanentemente soldado a um selo diafragma em formato de sino.
- Como estes conjuntos ainda possui um pequeno acesso por onde o produto processado pode entrar, pode-se optar por versões com porta de descarga. Este componente permite que os operadores removam o produto processado quando ocorrer a partida da fábrica ou durante uma manutenção regular.
- 8. Mau uso do manômetro
- Os medidores parecem robustos, especialmente os medidores de processo maiores, mas não foram projetados para serem alças ou apoios para os pés! Durante as visitas ao local, frequentemente vemos evidências de maus-tratos. Os operadores podem agarrar-se a um medidor enquanto se movem pelos patins do processo sobre rodas ou pisar neles enquanto sobem em andaimes. Esta prática não só é insegura, como também aumenta as chances de danos e falhas no medidor.
- Sinais visíveis de mau uso:
- Manômetro quebrado;
- Janela quebrada;
- Perda de preenchimento (glicerina);
- Medidor e/ou conexão do processo tortos ou tortos.
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| Manômetros com visor quebrado (esquerda) e caixa rachada (direita). Cortesia: Wika |
- Riscos representados por mau uso/abuso:
- Perda de funcionalidade.
- Soluções para manuseio incorreto/abuso de medidores:
- O treinamento é a melhor prevenção. Os instrumentistas devem estar cientes dos perigos do manuseio incorreto dos medidores. Eles também devem saber como conectar medidores corretamente. Por exemplo, ao enroscar o medidor no processo, algumas profissionais o apertam manualmente, o que corre o risco de torcer a caixa. Quando a conexão NPT ou G tiver uma área plana para chave, usar uma chave para apertar o medidor.
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| Teste de bancada para manômetros RECOMENDAÇÕES AOS INSTRUMENTISTAS
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Juan Pablo Capitani Gutierrez
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