Um guia completo para a seleção de bombas químicas: desde a vazão até considerações sobre os efeitos da corrosão.

As bombas desempenham um papel crucial na produção química, afetando vários estágios, incluindo alimentação, refluxo, circulação inferior e recirculação. Para garantir uma produção tranquila, é essencial selecionar o tipo de bomba apropriado com base nas necessidades específicas. A escolha da bomba certa não só impacta a eficiência do processo, mas também influencia significativamente a segurança e a economia geral da produção.

 

 

Princípios de seleção de bombas químicas

1. Certifique-se de que o tipo e o desempenho da bomba selecionados atendam aos parâmetros do processo, como vazão, altura manométrica, pressão, temperatura, vazão de cavitação e sucção.
2. A bomba deve atender aos requisitos das características do meio.

• Para bombas que transportam meios inflamáveis, explosivos, tóxicos ou valiosos, a vedação do eixo deve ser confiável e-livre de vazamentos, como bombas de acionamento magnético, bombas de diafragma e bombas com motor blindado.
• Para bombas que transportam meios corrosivos, os componentes de convecção precisam ser feitos de materiais-resistentes à corrosão, como bombas resistentes à corrosão de aço inoxidável AFB-e bombas de acionamento magnético de plástico de engenharia CQF.
• Para bombas contendo partículas sólidas, os componentes de convecção devem ser feitos de materiais-resistentes ao desgaste; se necessário, a vedação do eixo deverá ser lavada com um fluido de limpeza.

3. Alta confiabilidade mecânica, baixo ruído e baixa vibração.

4. As considerações económicas devem basear-se na minimização do custo total de equipamento, operação, manutenção e gestão.

5. Seleção de Bombas Químicas em Situações Comuns:

• As bombas centrífugas são caracterizadas por alta velocidade, tamanho pequeno, peso leve, alta eficiência, grande vazão, estrutura simples, entrega-sem pulsação, desempenho estável, fácil operação e manutenção conveniente.
• Quando a dosagem for necessária, uma bomba dosadora deve ser selecionada.
• Quando uma altura manométrica alta é necessária, mas a vazão é muito pequena e uma bomba centrífuga adequada de baixa-vazão-de alta-altura não está disponível, uma bomba alternativa pode ser usada; se os requisitos de cavitação não forem elevados, uma bomba de vórtice também pode ser selecionada.
• Quando a altura manométrica é muito baixa e a vazão é muito grande, bombas de fluxo axial e bombas de fluxo misto podem ser selecionadas.
• Quando a viscosidade média for alta (maior que 650~1000 mm²/s), considere selecionar uma bomba de rotor ou uma bomba alternativa (bomba de engrenagem, bomba de parafuso).
• Quando o teor de gás médio é de 75%, a vazão é baixa e a viscosidade é inferior a 37,4 mm²/s, uma bomba de vórtice pode ser selecionada.
• Para situações em que partidas frequentes ou bombeamento são inconvenientes, podem ser usadas bombas com recursos de auto-escorvamento, como bombas centrífugas auto-ferrantes, bombas de vórtice auto-autoescorvantes e bombas pneumáticas (elétricas) especiais.

 

Taxa de fluxo e altura manométrica de bombas químicas

1. A vazão é um dos principais parâmetros de desempenho para a seleção da bomba, afetando diretamente a produção geral e a capacidade de transporte do equipamento. Por exemplo, institutos de projeto podem calcular a vazão normal, a vazão mínima e a vazão máxima da bomba durante a fase de projeto. Ao selecionar uma bomba, a vazão normal geralmente é baseada na vazão máxima. Se a vazão máxima não estiver disponível, ela pode ser considerada como 1,1 vezes a vazão normal.
2. A altura manométrica necessária do sistema é outro parâmetro importante de desempenho da bomba. A cabeça normalmente é selecionada aumentando-a em 5% a 10%.
3. As propriedades do líquido, incluindo o nome, propriedades físicas, propriedades químicas e outras propriedades relacionadas à altura manométrica do sistema. O cálculo da margem efetiva de cavitação, o tipo de bomba apropriado, a seleção dos materiais da bomba e o tipo de vedação do eixo escolhido.
4. As condições de layout da tubulação do sistema do equipamento referem-se a dados como altura de entrada de líquido, direção de entrada de líquido, lado de sucção, nível mínimo de líquido e nível máximo de líquido, bem como especificações da tubulação e seu comprimento, material, especificações de conexão e quantidade, a fim de realizar cálculos para o processo de montagem e verificar o NPSH (NP{0}}Sistema de Segurança Hidráulica).
5. Determine as condições de operação, como temperatura de operação do líquido, pressão de vapor saturado, pressão do lado de sucção (pressão absoluta), pressão do recipiente do lado de descarga, altitude, temperatura ambiente, modo de operação (intermitente ou contínuo), localização da bomba (fixa ou móvel), etc.

 

Layout de tubulação de bombas químicas

• Escolha o diâmetro apropriado do tubo. Um diâmetro de tubo maior resulta em menor velocidade de fluxo e menor perda de resistência, mas também em um preço mais alto; um diâmetro de tubo menor resulta em maior perda de resistência e requer uma altura manométrica maior. O aumento da potência leva ao aumento dos custos e despesas operacionais. Portanto, é necessária uma consideração abrangente, tanto do ponto de vista técnico como económico.
• A tubulação de descarga e suas juntas devem ser projetadas para suportar a pressão máxima.
• A tubulação deve ser disposta usando tubos retos sempre que possível, minimizando os acessórios dos tubos e encurtando o comprimento do tubo tanto quanto possível. Ao fazer curvas, o raio de curvatura deve ser de 3 a 5 vezes o diâmetro do tubo e o ângulo deve ser maior que 90 graus.
• O lado de descarga da bomba deve estar equipado com uma válvula (válvula de esfera ou válvula de gaveta, etc.) e uma válvula de retenção. Esta válvula é utilizada para regular o ponto de funcionamento da bomba. A válvula de retenção evita a reversão da bomba devido ao refluxo e evita o golpe de aríete (que gera uma contrapressão significativa e pode danificar a bomba).

 

Opções de vedação de bomba química

• Selos

Para vedações estáticas, normalmente existem apenas dois tipos de juntas e vedações, sendo os O-rings os mais comumente usados.

Para vedações dinâmicas, as bombas químicas raramente usam vedações de gaxeta, empregando principalmente vedações mecânicas. Os selos mecânicos são classificados como de extremidade-simples e dupla-, balanceados e não balanceados. As vedações balanceadas são adequadas para meios de alta-pressão (geralmente referindo-se a pressões superiores a 1,0 MPa). As vedações mecânicas-duplas são usadas principalmente para meios de alta-temperatura, facilmente cristalizáveis, viscosos, contendo partículas-e voláteis tóxicos. As vedações mecânicas de extremidade dupla exigem a injeção de um diafragma na cavidade de vedação, com uma pressão geralmente 0,07~0,1 MPa maior que a pressão média.

• Materiais de vedação

O material para vedações estáticas em bombas químicas é geralmente borracha fluorada; em casos especiais, pode-se utilizar politetrafluoretileno (PTFE). A seleção do material para os anéis estacionários e dinâmicos do selo mecânico é mais crítica. As ligas duras não são necessariamente feitas do mesmo material; eles são caros e as diferenças de dureza não são razoáveis. Portanto, o melhor é diferenciá-los com base nas características do meio.

 

Seleção de meios especiais para bombas químicas

• Ácido sulfúrico

A corrosividade do ácido sulfúrico varia muito dependendo da sua concentração e temperatura. Para ácido sulfúrico concentrado (acima de 80%) e abaixo de 80 graus, o aço carbono e o ferro fundido oferecem boa resistência à corrosão, mas são inadequados para fluxo-de alta velocidade.

Materiais inadequados para bombas e válvulas:

Aços inoxidáveis ​​comuns, como 304 (0Cr18Ni9), 316 (0Cr18Ni12Mo2Ti)

Bombas e válvulas para transporte de ácido sulfúrico são normalmente feitas de ferro fundido com alto-silício (difícil de fundir e usinar) e aço inoxidável de alta-liga (Liga 20). Os fluoroplásticos oferecem boa resistência ao ácido sulfúrico; usar bombas revestidas-de fluoropolímero (F46) é uma opção mais econômica.

• Ácido clorídrico

A maioria dos materiais metálicos não é resistente à corrosão do ácido clorídrico (incluindo vários aços inoxidáveis). Molibdênio-contendo ferro com alto-silício só pode ser usado a 50 graus e em condições de ácido clorídrico a 30%.

Ao contrário dos materiais metálicos, a maioria dos-materiais não metálicos apresentam boa resistência à corrosão por ácido clorídrico; portanto, bombas de borracha e bombas de plástico (como polipropileno, fluoroplásticos, etc.) são as melhores escolhas para transportar ácido clorídrico.

• Ácido nítrico

Em circunstâncias normais, a maioria dos metais sofre corrosão e se decompõe rapidamente em ácido nítrico. O aço inoxidável é o material resistente ao ácido nítrico-mais amplamente utilizado, exibindo boa resistência à corrosão ao ácido nítrico de várias concentrações à temperatura ambiente. Vale a pena notar que os aços inoxidáveis-contendo molibdênio (como 316 e 316L) têm resistência inferior à corrosão por ácido nítrico em comparação aos aços inoxidáveis ​​comuns (como 304 e 321), e às vezes até pior. Para ambientes de ácido nítrico-de alta temperatura, normalmente são usados ​​titânio e ligas de titânio.

• Ácido Acético

O ácido acético é um dos ácidos orgânicos mais corrosivos. Os aços comuns corroem severamente em soluções de ácido acético de várias concentrações e temperaturas. O aço inoxidável é um excelente material resistente-ao ácido acético. Molibdênio-contendo aço inoxidável 316 também pode ser usado em ambientes de alta-temperatura e vapor de ácido acético diluído. Para aplicações severas, como alta-temperatura, alta-concentração de ácido acético ou outros meios corrosivos, bombas de aço inoxidável de alta-liga ou fluoroplástico podem ser usadas.

• Álcali (hidróxido de sódio)

O aço inoxidável comum não oferece uma vantagem significativa na resistência aos álcalis em comparação com o ferro fundido. O aço inoxidável não é recomendado quando é permitida a presença de pequenas quantidades de ferro no meio.

Para líquidos alcalinos-de alta temperatura, normalmente são usados ​​titânio e ligas de titânio ou aço inoxidável-de alta liga. Nossas bombas-de uso geral em ferro fundido podem ser usadas em soluções alcalinas-de baixa concentração em temperatura ambiente. Para requisitos especiais, podem ser utilizadas diversas bombas de aço inoxidável ou fluoroplástico.

• Amônia (hidróxido de amônio)

A maioria dos metais e não{0}}metais são levemente corrosivos em amônia líquida e amônia (hidróxido de amônio), exceto cobre e ligas de cobre.

• Salmoura (água do mar)

O aço comum não é fortemente corrosivo em soluções de cloreto de sódio, água do mar ou salmoura e geralmente requer proteção de pintura. Vários aços inoxidáveis ​​também apresentam taxas de corrosão uniforme muito baixas, mas pode ocorrer corrosão localizada devido à ação do íon cloreto; O aço inoxidável 316 normalmente tem melhor desempenho.

• Álcoois, Cetonas, Ésteres, Éteres

Os meios alcoólicos comuns incluem metanol, etanol, etilenoglicol, propanol, etc.; meios cetônicos incluem acetona, metiletilcetona, etc.; meios de éster incluem vários ésteres metílicos, ésteres etílicos, etc.; meios de éter incluem éter dimetílico, éter dietílico, éter butílico, etc. Esses meios geralmente não são-corrosivos e os materiais comumente usados ​​são adequados. A seleção específica deve ser baseada nas propriedades do meio e nos requisitos relevantes.

 

Vale ressaltar que cetonas, ésteres e éteres são solúveis em diversas borrachas, evitando assim erros na seleção dos materiais de vedação.

 

Efeito da viscosidade e temperatura

A viscosidade do meio tem um impacto significativo no desempenho da bomba. À medida que a viscosidade aumenta, a curva de altura manométrica da bomba diminui, e a altura manométrica e a vazão sob condições operacionais ideais também diminuem, enquanto a potência aumenta, reduzindo assim a eficiência. Geralmente, os parâmetros de desempenho de uma bomba ao bombear água são seus indicadores de desempenho. Ao bombear meios viscosos, é necessária conversão (fatores de correção para diferentes viscosidades podem ser encontrados nas tabelas de conversão correspondentes). Para bombear polpa, pastas e líquidos viscosos de alta{4}}viscosidade, bombas helicoidais são recomendadas.

 

Para meios com temperaturas abaixo de 120 graus, geralmente não é fornecido um sistema de resfriamento especial; a própria mídia serve como lubrificante e refrigerante.

Para meios com temperaturas acima de 120 graus, mas abaixo de 300 graus, uma câmara de resfriamento deve ser fornecida na tampa da bomba. A câmara de vedação também deve ser conectada ao refrigerante (usando um selo mecânico duplo). Quando o refrigerante não consegue penetrar no meio, o meio deve ser retirado para resfriamento e conectado ao refrigerante (isso pode ser conseguido através de um simples trocador de calor).

 

Para meios-de alta temperatura acima de 300 graus, não apenas o cabeçote da bomba precisa de resfriamento, mas a cavidade do rolamento da suspensão também deve ser equipada com um sistema de resfriamento. As bombas geralmente são apoiadas centralmente. Os selos mecânicos do tipo fole metálico são preferidos, mas são mais caros (mais de 10 vezes o preço dos selos mecânicos comuns).