As bombas de acionamento magnético promovem completa estanqueidade para os líquidos de processo, sendo que nas indústrias onde há exigências rigorosas quanto à qualidade do meio ambiente, estas bombas oferecem vantagens reais de confiabilidade e de segurança das pessoas. Este trabalho utilizando a norma API 685 como base, descreve as principais características das bombas de acionamento magnético, os modos de falhas, os sistemas de proteção e as características de projeto que podem ser utilizados para monitorar e proteger as bombas em um ambiente agressivo.
Tal como acontece com qualquer equipamento, as bombas de acionamento magnético devem sem aplicadas dentro dos limites de um range operacional pré estabelecido. Devem ser descritos todos os fatores que determinam uma aplicação eficiente e confiável, bem como os dados sobre os quais os critérios técnicos foram estabelecidos (tais como potência, altura manométrica, vazão, características do fluido, NPSH disponível, propriedades do fluido, etc).
Alguns estudos de caso serão então apresentados mostrando as aplicações bem sucedidas das bombas de acionamento magnético.
1) INTRODUÇÃO
1.1 Um breve histórico
As primeiras bombas de acionamento magnético foram construídas em 1947 pela HMD Sealless Pumps Ltd, Eastbourne, no Reino Unido. A evolução em 60 anos do magnetismo e da tecnologia de acionamento levou à disponibilidade de bombas de alta qualidade e integridade, econômicas e sem vazamentos e que estão de acordo com os padrões ISO, ANSI e API e oferecem vantagens significativas em relação às bombas equivalentes equipadas com selos mecânicos.
A cobertura hidráulica de tais projetos é comparável às bombas seladas e, atualmente, potências de até 300 kw podem ser usadas utilizando esta tecnologia.
As bombas de acionamento magnético são largamente utilizadas nas indústrias químicas e farmacêuticas para uma ampla variedade de líquidos, particularmente para aqueles que são tóxicos, com fortes odores, quentes ou corrosivos, eliminando, assim, os sistemas complexos de selagem convencionais.
Tal tecnologia está cada vez mais ganhando aceitação na indústria de processamento de hidrocarbonetos com absoluta segurança e confiabilidade, fatores chave para aquisição destes equipamentos.
1.2 Principais características
Concepção básica
A bomba de acionamento magnético pode ser dividida em três partes: a parte hidráulica (carcaça e rotor), o eixo de apoio com o sistema de rolamento e o acionamento magnético. A parte hidráulica é fundamentalmente a mesma que uma bomba centrífuga convencional que transmite energia para líquido bombeado. Na parte traseira da carcaça existe uma camisa de contenção não-magnética que retém por completo o líquido bombeado. Esta camisa é projetada nas mesmas condições da carcaça da bomba. Na parte interna da camisa de retenção o rotor é montado em um eixo no qual é apoiado sobre mancais radiais que são lubrificados pelo próprio líquido bombeado. Preso ao eixo está um rotor interno que consiste, normalmente, de um anel de imãs permanentes ou, em alguns casos, um anel de torque similar ao rotor de um motor elétrico. Alinhado externamente à camisa de retenção está um anel magnético externo. Este anel de imãs ou é diretamente montado no eixo do motor ou é sustentado por algum tipo de montagem em mancal. O anel magnético externo é acionado por um motor elétrico padrão. O princípio de funcionamento é que, como o anel magnético externo é acionado pelo motor elétrico, o fluxo magnético é transferido através da camisa de contenção para o anel magnético interno ou para o anel de torque, ocasionando, assim, a rotação do eixo e do rotor.
Simplicidade
Uma das características principais neste projeto de bomba é que se elimina por completo a necessidade de qualquer tipo de dispositivo de vedação dinâmica. Isto reduz o número de possíveis caminhos de vazamento e, também, elimina a necessidade de sistemas auxiliares que são utilizados qando em conjunto com sistemas de vedação convencionais.
Visto que não existem selos mecânicos, há menos caminhos de vazamento em potencial, não sendo necessários nenhum sistema de vedação complexo, menos peças em operação e manutenção simplificada.
Vazamento Zero
Para este tipo de sistema não há necessidade constante monitoração, não ocorre emissão de odores e de vazamento. Isto não quer dizer que não há perda do produto para a atmosfera significa segurança garantida ao bombear produtos perigosos. Normalmente uma guarnição totalmente confinada, de compressão controlada forma a vedação estática entre carcaça e camisa de contenção, projetada de tal modo que seu rompimento não seja possível.
Tempo Médio Entre Falhas – MTBF (Mean Time Between Failures)
As bombas de acionamento magnético, devido à sua construção robusta e pelo fato de não ter selo mecânico (que é a principal causa das falhas em bombas), irá operar por longos períodos sem necessidade de manutenção. Isto significa que, paradas para manutenção e paradas na produção são minimizadas, reduzindo significativamente os custos operacionais.
Mancais internos (mancais de Carbeto de Silício- SiC)
O mancal feito de SiC tornou-se o material padrão em bombas de acionamento magnético a partir dos anos 80. Este material é um dos mais resistentes em disponibilidade, tem alta condutividade térmica e um coeficiente de expansão térmica muito baixo. É quimicamente inerte e extremamente resistente à abrasão. Estes fatores fazem do SiC a primeira escolha entre os materiais a serem utilizados internamente nas bombas de acionamento magnético, embora em alguns casos, o carbono ou outros materiais também são utilizados. Normalmente, as bombas são montadas com o eixo entre duas buchas de mancal radial e as luvas do eixo correspondentes são posicionadas atrás do rotor par suportar as cargas radiais. Cargas axiais são suportadas por mancais de escora projetados para atender às cargas hidráulicas de todo o range operacional.
Acoplamento Magnético
A introdução de materiais magnéticos de alta energia por volta dos anos 80 tem aumentado consideravelmente a quantidade de força transmitida pelo acoplamento magnético. Os acoplamentos magnéticos atuais geralmente se caracterizam por dois tipos de materiais – Neódmio, Boro Férrico ou Samário- Cobalto de terras raras. O neódmio tem uma relação de energia mais alta, porém, tem baixa resistência a altas temperaturas e, portanto, tende a ser indicado para bombas de construção plástica. O Samário- Cobalto, mesmo tendo uma relação de energia mais baixa, é capaz de suportar altas temperaturas, sendo indicado para bombas de acionamento magnético metálicas que operam com temperaturas de até 315° C. Ambos os materiais são capazes de operar com temperaturas abaixo de zero.
Substituindo o anel magnético interno por um anel de torque (similar ao rotor de gaiola de esquilo) a temperatura pode ir além de 450° C, sem a necessidade de qualquer sistema de resfriamento auxiliar.
Outro ponto importante relativo a estes materiais magnéticos é que devido ao aumento de sua capacidade de transmissão de torque, tem possibilidado as bombas de acionamento magnético a serem fabricadas nos padrões dimensionais das normas ANSI e DIN. Os acoplamentos magnéticos, agora disponíveis, são capazes de transmitir forças que excedem 300 kw (50 Hz) e 400 kw (60 Hz). Em conseqüência disto a gama hidráulica das bombas ANSI é agora comparável à maioria das bombas fabricadas conforme norma API.
Capacidade para Altas Pressões
Como não existem dispositivos de selagem dinâmica na bomba de acionamento magnético, altas pressões no sistema podem ser facilmente suportadas. Dimensionamentos para alta pressão, aplicados em sistemas que excedam 185 bar, foram aplicados com sucesso.
Serviços representativos nesta área incluem aplicação na mistura de óleo cru, amostragem e condensado de hidrocarbonos.
Range de temperatura
As bombas são capazes de operar na faixa entre -100° C e 450° C.
2) CONSIDERAÇÕES AMBIENTAIS
Nós vivemos em um mundo onde a legislação ambiental está se tornando cada vez mais rigorosa e até onde as questões sobre “o verde” pode nos afetar. No Reino Unido a Agência do Meio-Ambiente é responsável pela prevenção e controle da poluição. Ela promove as “Melhores Técnicas” para prevenir vazamentos e emissões de poluentes. As soluções publicadas para equipamentos de bombeamento são:
– Emissões fugitivas de compostos orgânicos voláteis (VOC’s) no ar.
– Fontes pontuais de emissão de VOC´s no ar
– Emissões para água
– Odor
– Eficiência energética
– Análise química & monitorando de emissões
A Agência do Meio-Ambiente tem regras básicas para as indústrias de óleo, gás, química e farmacêutica, dentre os quais incluem minimizar de modo seguro as fugas de materiais líquidos e gasosos na fase de projeto dando prioridade à proteção do meio-ambiente e programas de manutenção preventiva para detecção de vazamentos. O monitoramento no Reino Unido não tem sido constante e de acordo com a Agência do Meio-Ambiente é imperativo que a fiscalização seja mais consistente. Orientações de conduta interna estão disponíveis e novas orientações atualmente estão sendo desenvolvidas. (1)
É estimado que 10% das emissões fugitivas em refinarias e em instalações químicas são de bombas que utilizam selos mecânicos. (2) As bombas de acionamento magnético eliminam completamente as emissões fugitivas e odores devido ao seu projeto que contempla o vazamento zero. Por causa disto, não há necessidade de se fazer o monitoramento das emissões.
Discute-se que as bombas de acionamento magnético são menos eficientes do que as bombas equivalentes com selo mecânico, por causa das perdas por turbilhamento na carcaça de contenção metálica (entretanto, cabe lembrar que os selos mecânicos utilizam energia, altas pressões nas vedações que podem acarretar altas temperaturas). Isto significa que mais energia é necessária para movimentar uma bomba de acionamento magnético com relação à sua equivalente com selo mecânico. O nível de perdas sentidas em um reservatório de contenção metálico é em função da resistividade elétrica do material da carcaça, da espessura da carcaça, da variação de peso e volume do acoplamento magnético e da velocidade do acoplamento. Normalmente, para altas tensões e materiais de alta resistência química são utilizados materiais como o Hastelloy. As perdas podem variar de 5 a 15% para aplicações típicas.
Bombas revestidas com plástico, de acionamento magnético não-metálica tendo como característica um reservatório de contenção não-metálica, as correntes de turbilhamento associados com um reservatório de contenção metálico serão reduzidas a zero e, desta forma, as eficiências serão comparáveis a uma bomba com selo mecânico. A restrição à utilização de materiais não-metálicos é que a temperatura e a pressão são menores quando comparadas às bombas metálicas. Polímeros de alta densidade e outros materiais estão aos poucos ganhando aceitação e provavelmente estes irão, no seu devido tempo, trabalhar com maior pressão e com maior temperatura.
3) CONSIDERAÇÕES SOBRE SAÚDE E SEGURANÇA
Segundo o relatório HSE de Outubro de 2000(3) “Para manipular líquidos e gases perigosos com segurança, especialmente onde a instalação opera sob pressão, todo sistema deve ser construído com elevado padrão. Existem regras detalhadas para tubulação e vasos de pressão, porém há poucas informações sobre selos mecânicos, embora estes sejam amplamente considerados como a parte mais crítica em muitos sistemas de contenção.
As bombas de acionamento magnético, pela sua concepção, são livres de vazamento e, portanto, impedem a passagem de odores fazendo com que os operadores não fiquem expostos ao processo químico. Os produtos ficam retidos dentro da bomba, os quais possuem uma pressão de projeto nominal igual ou superior à da tubulação, aos dos vasos de pressão e de outros equipamentos auxiliares.
O Tempo Médio entre Falhas (“MTBF” em inglês) significa menos reparos, portanto, menos paradas para manutenções e eliminação de requisitos para descontaminação.
As bombas de acionamento magnético, desta forma, podem contribuir para um ambiente mais limpo e seguro.
4) CONSIDERAÇÕES SOBRE A NORMA API 685 (5 & 6)
4.1 Histórico
As indústrias petroquímicas de óleo e gás sempre tiveram a tendência de esperar que novas tecnologias fossem aprovadas antes da sua adoção nos seus produtos e isto é verdadeiro, especialmente quando se trata de bombas de acionamento magnético.
As primeiras bombas de acionamento magnético baseadas na norma API 610 foram introduzidas na década de 80. Reconhecendo a necessidade de especificações de bombas sem selo para serviços pesados em refinarias e das indústrias que tem relação com o American Petroleum Institute introduziram a norma API 685 em 2000 – cerca de cinqüenta anos após sua normatização.
Isto dá maior credibilidade para esta tecnologia que resultou na aceitação das bombas de acionamento magnético por algumas das maiores empresas petrolíferas do mundo, que agora vêem a oportunidade para reduzir os custos de manutenção, menos monitoramento e melhor proteção dos trabalhadores no chão de fábrica.
4.2 Bases de Recomendação
A norma API 685 (2000) recomenda a utilização para serviços de bombas sem selo que excedam os seguintes termos a seguir:
· Pressões de descarga superiores a 275 psig (1900 kPa)
· Pressões de sucção superiores a 75 psig (500 kPa)
· Temperatura de bombeamento superior a 300° F
· Velocidade superior a 3600 rpm
· Altura manométrica superior a 400 ft (120 m)
· Diâmetro do rotor superior a 13 polegadas (300 mm)
A API reconhece que abaixo desses limites os compradores podem querer considerar que as bombas sem selo possam não cumprir com as exigências da norma API 685. A API não fornece orientações de quando uma bomba sem selo poderá ser usada, mas informam quais são as aplicações mais adequadas de acordo com as características abaixo:
· Substâncias com potencial cancerígeno
· Inflamável
· Letal
· Fluidos caros
· Fluidos contendo sólidos dissolvidos (ex.: cáusticos)
· Fluidos contendo H2S (Águas Ácidas)
· Fluidos para transferência de calor
· Fluidos com alta pressão de vapor
· Tóxicos
· Fluidos que apresentam dificuldades de selagem
· Líquidos que possuem emissões regulamentadas
4.3 Exemplos
Alguns exemplos de aplicação de produtos típicos para bombas API 685:
· Hidrocarbonetos
· Águas Ácidas
· Aromáticos (Benzeno, Xileno, Tolueno)
· Ácido Fluorídrico Anídro
· Ácido Fluorídrico
· Cáustico
· Agentes de Alquilação
· Metil Mercaptanas
· Metanol
· Olefinas
· Nafta
· Ácido Sulfúrico
· Aminas
· Isobutano
4.4 Norma API 685 – alguns pontos principais
· Mínimo de 20 anos de serviço
· 3 anos ininterruptos de operação
· NPSH com margem de tolerância para cobrir todo o range operacional
· Projetado para manutenções rápidas
· Componentes em contato com o produto bombeado resistentes à corrosão
· Rotores totalmente fechado
· Conexões com capacidade para suportar as forças de momento e inércia de acordo com a norma API 610
· Montagem da carcaça em linha de centro
· Rolamentos L10 com vida útil de 50.000 horas
· Vedações tipo Lip Seal não são permitidas
· Balanceamento no padrão G1.0 (ISO 1940). Muitos fabricantes fornecem no padrão G2.5
· Placas da base conforme API 610
· Avaliação do projeto Pressão x Temperatura (cálculo de balanço térmico)
· Anéis de desgaste na carcaça da bomba e no rotor
· Opções de controle secundário e de contenção
· Remoção da parte traseira da bomba e do acionador sem remover a carcaça
· O projeto da bomba contempla a proteção do anel magnético externo do contato com a camisa de contenção, caso haja danos no eixo ou nos mancais
Embora a maioria dos pontos acima sejam auto-explicativos, no que diz respeito à avaliação da Pressão x Temperatura, requer-se uma explicação complementar:
No cálculo do equilíbrio térmico podemos prever o aumento da temperatura do líquido bombeado que se desloca de um ponto até a entrada da bomba para outro ponto em que sai da bomba.
O cálculo prevê o aumento da temperatura como um todo (aumento total da temperatura desde a Sucção até a Descarga) e o aumento da temperatura no acoplamento magnético e no fluido de lubrificação, uma vez que se desloca ao longo do Anel Magnético Interno através do sistema de alimentação interno dos mancais.
Por que calcular?
Os líquidos bombeados, que estão próximos do ponto de ebulição, precisam ser checados para garantir que no aumento da temperatura estes não mudem do estado líquido para o gasoso.
Para efetuar este cálculo, o usuário precisará fornecer as seguintes informações:
– Curva da pressão de vapor do líquido bombeado
– A pressão de sucção (ou a média destas pressões) que a bomba irá operar
– O calor específico do líquido
– A densidade do líquido
Convém observar que a API 685 se sobrepõe em relação ao cálculo do balanço térmico na fase de proposta para assegurar que a bomba esteja corretamente selecionada para a aplicação em questão.
5) POR QUE AS BOMBAS FALHAM
5.1 Bombas equipadas com selos mecânicos
Estima-se que 80% das bombas quebram devido às falhas em selos mecânicos, resultando em vazamentos do líquido bombeado para a atmosfera ou para o sistema de vedação no caso de selo mecânico duplo. Em outros casos, as falhas ocorrem devido a problemas nos mancais ou vazamento pelas gaxetas. As falhas em selos mecânicos podem ser causadas por:
* Operação a seco
* Perda de fluido barreira em selos duplos
* Eixo desalinhado ou curvado
* Deflexão do eixo causada por baixas ou altas vazões
* Desgastes das faces dos selos
* Falha dos elastômeros devido ao calor ou incompatibilidade com o fluido
* Falha das guarnições
* Falhas na instalação dos selos
* Falha nos mancais
* Vibração excessiva, NPSH baixo
* Emperramento causado pela cristalização do fluido
5.2 Bombas de acionamento magnético
Os modos de como ocorrem as falhas nas Bombas de Acionamento Magnético são um pouco diferentes das que ocorrem com as bombas equivalentes que utilizam selo mecânico. Falhas nas guarnições são praticamente desconhecidas, e quando há falhas nos mancais não chega a ser catastrófico, diferentemente das bombas com selo mecânico. Em muitos casos, um anel de retenção anti-choque (“bump ring”) de bronze fosfórico não centelhante ajusta-se de modo que, em uma eventual falha do mancal, o anel magnético externo vai de encontro ao anel anti-choque e não atinge, por conseguinte, a parede fina do reservatório de contenção, evitando-se maiores danos.
A deformação do eixo não é, geralmente, um problema para as bombas de acionamento magnético, uma vez que a distância entre o eixo e o mancal de apoio é curta, diferentemente das bombas mecânicas que usam selo mecânico. As pequenas deflexões não causam danos ao rotor e, consequentemente, há menos trocas dos anéis.
Embora as bombas de acionamento magnético tenham um tempo médio entre falhas (MTBF) maior em relação às outras bombas podem ocorrer quebras como: bombas operando a seco, bombas em operação com as válvulas de sucção ou descarga fechadas, cavitação / vapor nas bombas ou sobrecargas devido às altas vazões. A extensão dos danos pode variar, isto é, desde danos nos anéis magnéticos devido às falhas dos mancais a rachaduras do reservatório de contenção.
5.3 Proteção da bomba
Em muitos casos a bomba pode ser protegida usando um simples painel para controle de potência. Este dispositivo controla a potência real absorvida e interromperá o funcionamento da bomba caso a potência consumida pré-determinada fique abaixo ou acima deste valor. Dispositivos soft start e inversores, muitas vezes, têm esta funcionalidade. Este método tem eliminado a maioria das falhas graves vivenciadas por alguns usuários no passado. Um método alternativo ou complementar para proteção da bomba, que pode ser aplicada em bombas de acionamento magnético metálica, utiliza um dispositivo para medir temperatura localizado na parte externa do reservatório de contenção. Um aumento na temperatura indica uma redução no arrefecimento da parte magnética e na lubrificação dos mancais sinalizando, assim, importantes implicações na operação. [Fig. 3]
10 Anel de Desgaste (Frontal) Aço Inoxidável
10A Anel de Desgaste (Traseiro) Aço Inoxidável
50 Arruela Aço Inoxidável
60 Rotor Aço Inoxidável
70 Arruela de Encosto (Frontal) SiC Alfa
80 Arruela de Encosto (Traseiro) SiC Alfa
90 Bucha de Apoio Aço Inoxidável
100 Bucha SiC Alfa
130 Coxim SiC Alfa
170 Junta da Carcaça CSF (Non-Asbestos)
170B Anel O’ Viton A
200 Caneca de Proteção Liga de Carb. e Aço Inoxidável
220 Bucha do Alojamento Tras. Aço Inoxidável
360 Porca de União Aço Inoxidável
370 Anel Magnético Interno Aço Inoxidável
390 Suporte da Guarnição Grafite & Aço Inox.
410 Carcaça Aço Inoxidável
430 Alojamento do Acoplamento Aço Carbono
440 Anel de Retenção Bronze Fosfórico
510 Anel Magnético Externo Aço Carbono
610 Caixa de Mancais Aço Carbono
620 Eixo de Acionamento Aço Carbono
670 Tampa Interna Aço Carbono
680 Tampa Externa Aço Carbono
700 Labirinto (Kit) Latão
700A Vedação Secundária Fabricante
860 Luva do Eixo Alfa SiC
890 Respiro Aço Inoxidável
5020 Rolamento Aço
Fixadores (Kit) Vários
6) CONFIABILIDADE
É razoável supor que, se uma bomba não tem selo mecânico significa que ela seria mais confiável, e uma bomba de acionamento magnético certamente teria menos manutenção – estimado entre 2 a 3 vezes menos do que uma bomba com selo mecânico equivalente.
É muito difícil obter dados de confiabilidade consistentes para bombas – cada situação é um caso para os dois tipos de bomba. Pesquisas vindas da internet e de usuários indica um tempo médio entre falhas (MTBF) de aproximadamente 2 anos para bombas com selos não-balanceados, especificadas conforme norma ANSI ou ISO, e de até 5 anos para bombas com selos balanceados, especificadas conforme norma API.
A norma API 682 afirma que os selos mecânicos deveriam “ter uma grande probabilidade de alcançar pelos menos 3 anos de serviços ininterruptos cumprindo as regulamentações de emissões.” (2)
O tempo médio entre falhas (MTBF) varia muito dependendo do produto que está sendo bombeado.
Pode-se calcular O MBTF teórico da bomba de acionamento magnético. A metodologia (4) é utilizada para verificar o histórico de vida da maioria dos componentes da bomba e identificar quais componentes apresentam maiores falhas/problemas. Os vários históricos de vida são, então, dados pela fórmula de MTBF das bombas em geral:
1/MTBF = [(1/L1)2 + 1/L2)2 +1/L3)2 + 1/L4)2] 0,5
Onde:
L1 = Mancais internos (SiC estimado em 25 anos)
L2 = Mancais anti-fricção (SiC estimado em 15 anos)
L3 = Anéis de desgaste (estimado em 25 anos)
L4 = Eixo (estimado em 30 anos)
Para líquidos limpos o rotor não é considerado uma peça de desgaste natural e o acoplamento magnético, se corretamente aplicado, nunca deveria falhar. Isto é baseado em uma correta operação, instalação e manutenção da bomba. No momento, os usuários das bombas de acionamento magnético preveem de 8 a 10 anos, tanto para as bombas ANSI e API, sem necessidade de se fazer manutenção preventiva.
Isto significa que, adiando as manutenções, os Custos de Ciclo de Vida são mais confiáveis e trará, em muitos casos, menores custos para as bombas de acionamento magnético, acarretando aumento da produção, menos manutenção e menos paradas.
7) FATORES QUE DETERMINAM A ESCOLHA ADEQUADA DAS BOMBAS DE ACIONAMENTO MAGNÉTICO
Como descrito anteriormente, as bombas de acionamento magnético são adequadas para muitos serviços, mas ainda existem muitos equívocos quanto ao seu uso. Além dos serviços tóxicos, como já mencionando anteriormente, elas, também, são adequadas para muitos outros produtos, e com a experiência adquirida podemos traçar os seguintes parâmetros:
· Características do fluido –
Até 5% de sólidos em peso, 150 microns de tamanho. Instalando um filtro de limpeza no flange de descarga pode-se aumentar o tamanho até 250 microns. Isto é semelhante aos limites de outras bombas de rotor fechado. Filtração externa e flushing externo pode ser considerado para algumas aplicações. Entretanto, deverá ser levada em consideração a natureza de abrasividade dos sólidos – por exemplo, não mais do que 5% de sedimentos/areia poderá ser bombeado em bombas com rotor fechado, porém, porcentagens maiores seriam aplicáveis para sólidos cristalinos mais maleáveis, normalmente encontrados na indústria farmacêutica.
· NPSH Disponível – é crítico para qualquer aplicação em se tratando de bombeamento. Requer cuidados para assegurar que o NPSH disponível tenha uma margem de tolerância adequada entre este e o NPSH requerido da bomba. Isto permitirá que a cavitação não cause danos ou interfira na lubrificação dos mancais internos da bomba. Não existem regras rígidas para definir uma margem de tolerância entre o NPSHd e o NPSHr, mas seria de boa prática estabelecer uma faixa entre 0,5 m, para serviços não críticos e 1,0 m para serviços mais severos.
· Faixa de Segurança entre Vazão Mínima e Vazão Máxima – todos os fabricantes têm diferentes procedimentos para esta faixa de segurança não tendo, portanto, um padrão a ser seguido. Desta forma, os padrões são, geralmente, baseados na experiência prática, na análise e em procedimentos próprios. Dois fatores de capacidade determinam uma vazão mínima de segurança para bombas. Em primeiro lugar, os efeitos mecânicos no aumento do nível de vibração à baixa vazão. Em segundo lugar, em bombas de maior capacidade, diminuindo a vazão da bomba outros fatores hidráulicos podem vir a ser mais determinantes, tais como a recirculação na sucção e na descarga, podendo provocar altas vibrações, diminuindo a vida útil da bomba.
Os líquidos voláteis e de baixo calor específico, para um bombeamento seguro, devem ser ajustados para alcançar uma condição térmica mínima e garantir que o líquido bombeado não mude de estado e se transforme em gás. Opções para proteção da bomba também devem ser considerados quando da escolha de uma bomba de acionamento magnético, como anteriormente mencionado. A principal recomendação é que seja incorporado um painel de controle no motor da bomba, como mostrado acima. (Vide Fig. 3). Também, deve ser levado em consideração o uso de um sensor de temperatura para medir a temperatura no reservatório de contenção – sendo que um aumento na temperatura de operação poderá levar a um bloqueio parcial que poderá não ser detectado pelo painel de controle.
Mecanismo de Contenção ou Controle Secundário
Algumas formas de Contenção ou Controle Secundário também devem ser consideradas, especialmente quando se trabalha com produtos perigosos. Entenda-se por controle secundário, quando nos referimos às situações pouco prováveis no qual o reservatório de contenção principal é rompido e o produto bombeado entra em contato com o sistema secundário. A base deste “sistema secundário” de retenção do líquido é feito através da instalação de algum tipo de dispositivo de vedação na caixa de mancais. Vários fabricantes oferecem diferentes opções que vão desde retentores tipo lip seal até vedações contra a passagem de gás.
O propósito do Sistema de Contenção Secundário é controlar qualquer vazamento que possa ocorrer no caso do Reservatório de Contenção falhar. O Sistema de Contenção Secundário é capaz de conter possíveis vazamentos. Uma vez contidos com segurança, o produto pode ser drenado da área de Contenção Secundária para uma área segura e de forma controlada.
ESTUDOS DE CASOS
8.1 BP Grangemouth
Dezesseis bombas sem selo com base na norma API 610 instaladas em 1994 na unidade de bombeamento de propano e butano. Cada bomba roda durante 4 meses. Não houve nenhuma falha mecânica até a data de inspeção realizada em 2006, apresentou pouco desgaste nos mancais, porém ainda dentro das tolerâncias.
8.2 Huntsman Group
A Huntsman Corporation tem utilizado bombas de acionamento magnético desde os meados dos anos 90, quando estas foram instaladas durante um grande programa de investimentos. A unidade de produção da Huntsman em Wilton, no Reino Unido, usa no momento bombas sem selo, as preferidas nesta unidade, para o bombeamento de produtos potencialmente tóxicos e explosivos. Inclusive, podemos incluir entre outros produtos como Anilina, Benzeno, Nitro Benzeno, Aminas e Fenóis. Para todas estas aplicações o acionamento magnético garante que as bombas mantenham o líquido dentro do sistema com segurança e estabilidade em todas as fases de operação.
8.3 Shell – Reino Unido
OEM (Original Equipment Manufacturers), como a Jiskoot Auto Control (no Reino Unido) construíram e forneceram Skids de Densitômetro para a Oil Supply Industry. Seus clientes, muitos ao redor do mundo, incluem grandes corporações como a Shell Oil – Reino Unido.
Fundamentalmente, os Skids de Densitômetro fornecem informações sobre a qualidade e as características do petróleo bruto que está sendo extraído. Estas informações são coletadas pelas autoridades de fiscalização. As bombas de acionamento magnético captam o petróleo do gasoduto e de uma bomba através do densitômetro e devolve novamente para o gasoduto. As pressões de trabalho podem alcançar até 185 bar.
8.4 Spallation
Spallation Neutron Source planeja, nos Estados Unidos, meios de controlar a temperatura em equipamentos de feixe de nêutrons. Água deionizada totalmente limpa em sistemas fechados de resfriamento é o meio mais utilizado, porém, esta passa a ser ativada durante a operação o que requer bombas de alta segurança e integridade. As bombas de acionamento magnético foram escolhidas visto que não ocorre vazamentos e são de grande confiabilidade.
8.5 Statoil
A Statoil, na Noruega, utiliza quinze bombas sem selo, API 685, nas plataformas Onshore no sistema de alimentação de Rich MEG. As bombas são utilizadas para bombear água de refluxo e mono etileno glicol. Em outros sistemas de alta pressão as bombas são utilizadas na plataforma Troll A para aplicações de condensado de metano. Uma das bombas da plataforma foi recentemente inspecionada e se mostrou com pouco ou nenhum desgaste. Foi recomendada inspeções a cada 4 anos.
9) RESUMO
Após 60 anos de evolução, as bombas de acionamento magnético podem agora ser tratadas como tecnologia de ponta. Visto que não ocorrem vazamentos, são ambientalmente perfeitas e de alta segurança, seus benefícios são excelentes.
Sua seleção e aplicação é muito bem assimilada pelos fabricantes e a experiência adquirida ao longo de muitos anos é notável. Elas podem ser muito rentáveis devido aos serviços ininterruptos durante a sua vida útil e agora fornecem uma verdadeira alternativa às bombas de selo duplo.
BIBLIOGRAFIA
(1) Guidance Notes – Environment Agency, UK .
(2) European Sealing Association – Sealing Technology BAT guidance notes
(3) HSE report TD5/021 “Mechanical Seals On Process Plant” – A. Tyldesley
(4) “Downtime Prompts Upgrading of Centrifugal Pumps” – Artigo do “The Chemical Engineer” de Heinz P. Bloch – Exxon Chemicals.
(5) API Standard 685, 2000, “Sealless Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty Chemical, and Gás Industru Services”, First Edition, American Petroleum Institute, Washington DC, USA .
(6) API 685 Tutorial – Shawn L. Bennett. Sundyne Corporation, Arvada and Jim Bryant, KBR, Houston, Texas .
Fonte: www.vibropac.com.br
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