Bombas de Processo Magnético ao Extremo
De aquários a ácidos, de aminas a amônia, de aceleradores de partículas atômicas a xilenos, bombas magnéticas de processo podem ser encontradas em condições extremas. Este artigo explora as características básicas das bombas de acionamento magnético (ligas e não metálicas) e seus sistemas acompanhantes.
As bombas magnéticas evoluíram significativamente desde suas primeiras permutações em aquários, protegendo os caros Centropyge resplendens (Resplendent Angelfish). Hoje, as bombas acopladas magneticamente (mag-drive) se destacam no serviço com ácido como uma alternativa aos componentes metálicos do selo mecânico que tendem a corroer. Os acionamentos magnéticos API são ideais para serviços de aminas e hidrocarbonetos em refinarias, e as bombas de acionamento magnético de liga pesada podem bombear amônia líquida perigosa com segurança. O Super Colisor de Partículas Atômicas de $ 9 bilhões no CERN (Centro Europeu de Pesquisa Nuclear) em Genebra, Suíça, contém um túnel criogênico operando perto do zero absoluto a 2 Kelvin (-271,15 graus C ou -456 graus F) que inclui bombas acopladas magneticamente de liga refinada .
Estes são alguns exemplos dentro do"Uma lista"de toxinas liquefeitas. Praticamente todos os produtos químicos tóxicos na lista da EPA de produtos químicos regulamentados TRI (Toxic Release Inventory) podem ser bombeados com segurança em níveis de descarga zero com ligas ou bombas não metálicas acopladas magneticamente, dependendo da adequação dos materiais da bomba molhada.
Como esses exemplos demonstram, as bombas de acionamento magnético são um tipo de bomba versátil. Eles apresentam acoplamentos magnéticos de emissão zero, extremidades hidráulicas independentes e acoplamentos magnéticos separados perto de HP e torque. Os motores independentes das bombas de acionamento magnético atendem aos requisitos da fábrica.
Design e Padrões do Mag-Drive
Características de projeto ISO-2858
Os projetos de bombas de processo magnético seguem de perto os parâmetros de projeto ISO-2858. O projeto ISO é essencialmente uma bomba DIN equipada com flanges ANSI. As vantagens técnicas das bombas ISO incluem rotores totalmente fechados que reduzem as cargas axiais axiais e fornecem folgas operacionais seguras mesmo sob condições extremas de temperatura. Estabilidade hidráulica melhorada com velocidades mais baixas para bombas ISO cumpre o"5-7 Regra da Velocidade"(isto é, sucção de 5 fps e descarga de 7 fps), particularmente a 3.500 rpm.
Valores mais baixos de NSS (Velocidade Específica de Sucção Líquida) atendem aos requisitos de processos críticos e refinarias. As tolerâncias de projeto para vazão, carga, eficiência e dimensões permitem a intercambialidade direta entre os fabricantes ISO. A ampla cobertura hidráulica ISO garante eficiência ideal com vários tamanhos intermediários de bomba, incluindo impulsores nominais de 5 pol., 6 pol. e 8 pol., mesmo em modelos maiores.
Padrões API de bomba de pé e central
API-610 10ª Ed. A especificação permite designs montados nos pés que fornecem intercambiabilidade dimensional abaixo de 300 graus F (150 graus C). As bombas montadas na linha de centro são recomendadas para temperaturas mais altas em bombas centrífugas convencionais suspensas. No entanto, o vazamento do selo mecânico não é um problema para as bombas de acionamento magnético. As bombas de acionamento magnético de acoplamento fechado podem lidar com até 500 graus F, evitando problemas de alinhamento do quadro de força e do acoplamento.
A especificação da bomba sem vedação API-685 exige montagem na linha central, mas foi projetada para serviços perigosos e de alta pressão extrema.
As bombas de processo de turbina de liga simples e multiestágio podem ser construídas de acordo com as especificações API-610 10ª edição ou API-685 para requisitos de baixo fluxo/alta altura manométrica.
Especificações de Alloy Mag-Drive (Centrífuga e Turbina)
Aplicações de Alloy Mag-Drive
Fontes de indução de calor de bomba sem vedação de liga
A Tabela 1 especifica as fontes de indução de calor da bomba para bombas de liga sem vedação. As perdas por correntes parasitas para acionamento magnético de liga (carcaças traseiras) e bombas de motor enlatado (cascas de isolamento) são reduzidas pelo quadrado da velocidade (ou seja, bombas de 1.750 rpm têm 25% das perdas geradas a 3.500 rpm). Os controles VFD podem oferecer ROI rápido apenas para economia de energia. As perdas por correntes parasitas são lineares até a espessura que define a resistência à pressão, temperatura, corrosão e ruptura.
A indução de calor do motor inerente às bombas com motor blindado é constante independentemente da velocidade, com calor residual presente durante os ciclos desligados. Controles auxiliares podem ser necessários para"caldeiras baixas"perto do ponto de fulgor.
Mag-Drive
motor enlatado
1) Perdas por correntes parasitas
Campo magnético permanente
Campo eletromagnetico
2) Enrolamentos do Estator do Motor
n/a, (motor externo)
estator do motor TENV
3) Deslizamento da armadura do motor
n/a, (motor externo)
Rotor interno da bomba
4) Atrito da Bucha Interna
insignificante
insignificante
5) Recirculação Interna
Depende do dimensionamento da bomba
Depende do dimensionamento da bomba
Faixas de desempenho para acionamentos magnéticos centrífugos e turbinas de liga
Faixa de desempenho do Mag-Drive centrífugo de liga
- Bombeamento de serviço contínuo em fluxos moderados a altos
- Adequado para líquidos extremamente perigosos ou tóxicos
- Fluxos de até 8 a 4.000 gpm (2 a 1.000 m3/h)
- Alturas de até 3.850 pés (1.173 m)
- Pressões do sistema de vácuo até 7.250 psig (500 bar)
- Temperatura de -150 graus F/-100 graus C a +650 graus F/343 graus C (840 graus F com trocador de calor)
Alloy Turbine Mag-Drive Faixa de desempenho
Bombeamento de serviço contínuo em fluxos baixos a moderados
- Adequado para alta pressão diferencial ou do sistema
- Lida com até 20 por cento de gás aprisionado e resiste ao bloqueio de vapor
- Fluxos de até 45 gpm (10 m3/h)
- Alturas de até 3.250 pés (990 m)
- Pressões do sistema de vácuo até 7.250 psig (500 bar)
- Temperatura de -150 graus F/-100 graus C a +650 graus F/343 graus C (840 graus F com trocador de calor)
Requisitos de baixo fluxo para bombas centrífugas e de turbina
Indução de Calor de Baixo Fluxo e Cavitação Elevada
O calor friccional da recirculação do líquido do processo dentro das bombas centrífugas operando abaixo dos fluxos estáveis mínimos não pode ser evitado, independentemente do balanceamento do impulsor ou dos projetos do invólucro de contenção. A indução de calor da recirculação interna pode levar a alta cavitação de carga da energia que é transmitida ao líquido. Os materiais termoplásticos ou fluoroplásticos isolantes têm uma baixa taxa de condutividade térmica.
Classificações de vazão da bomba centrífuga
As bombas centrífugas são projetadas para vazões moderadas a altas com a eficiência ideal no BEP (Best Efficiency Point). A diretriz aceita para a aplicação de bombas centrífugas varia de 10 por cento à direita do BEP e 20 por cento à esquerda. Essa diretriz é usada para garantir eficiências hidráulicas ideais e evitar desvios e alta cavitação.
Subir para Desligar e Controle de Fluxo
As bombas de turbina são classificadas para serviço contínuo em sistemas de baixa vazão e altura manométrica. As variações nas cabeças diferenciais têm efeito mínimo no fluxo da bomba da turbina devido ao alto aumento para desligar. As características dinâmicas da bomba de turbina acomodam a regulação da válvula de controle sem bypass. Filtros de sucção para bombas de turbina são recomendados (tamanho de malha 100) se houver partículas sólidas presentes e para detritos de partida.
Especificações não metálicas do Mag-Drive
Aplicações Típicas para Mag-Drives Não Metálicos
As aplicações típicas para bombas magnéticas não metálicas incluem todos os produtos químicos corrosivos monitorados pela EPA, ácidos corrosivos (HCL, H2SO4, HF, nítrico, fosfórico, acético, etc.), cáusticos (hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, etc.), cloro , hipoclorito de sódio, soluções de halogênio (cloro, flúor, bromo, HCL quente), líquidos de alta pureza e líquidos preciosos.
Fluoroplásticos e Termoplásticos
As taxas de permeação de materiais não metálicos (fluoroplásticos e termoplásticos) dependem do grau, espessura e densidade do material da bomba, concentração e temperatura do líquido do processo e pressão do sistema. As bombas Mag-drive equipadas com revestimentos de fluoroplástico oferecem ampla resistência química, mas revestimentos com espessura de 0,100 a 0,125 pol exigem inspeções de manutenção após perturbações do sistema, cavitação, sólidos arrastados ou uma"ímã caiu"de uma falha interna do rolamento.
As características mecânicas dos materiais não metálicos da bomba são comprometidas com temperaturas extremas (por exemplo, resistência à tração com altas temperaturas, fragilização com baixas temperaturas, etc.).
Curvas de resistência à tração
Termoplásticos Extrudados Usinados
As bombas Mag-drive estão disponíveis em termoplásticos extrudados usinados com densidade mais alta para resistir à permeação ou perfuração devido a espessuras de parede do revestimento mais altas. No entanto, a tubulação de liga ou aço revestido deve ser adequadamente suportada, e conexões de tubos flexíveis podem ser necessárias sob ciclos ou variações extremas de temperatura.
Termoplásticos Moldados
Componentes termoplásticos moldados, particularmente PP preenchido com vidro composto, podem ser atacados e permeados por muitos produtos químicos corrosivos (por exemplo, cáusticos, cloretos, fluoretos, brometos, etc.) devido à corrosão e absorção das fibras de vidro, levando à permeação. Invólucros termoplásticos moldados com portas roscadas NPT carecem da dureza necessária para garantir uma vedação estanque.
Perturbações do sistema e monitoramento
Run-out ou Cavitação de Carga Alta
As bombas Mag-drive devem ser fornecidas com diretrizes de fluxo mínimo e máximo indicando os limites operacionais contínuos seguros da bomba dentro dos parâmetros do sistema. Por exemplo, altura manométrica insuficiente é a principal fonte de falhas de bombas centrífugas devido a condições de esgotamento e requisitos de pico de NPSH. Cavitação alta pode ocorrer ao operar abaixo de fluxos mínimos estáveis.
Funcionamento a Seco
Bombas menores podem ser equipadas com rolamentos de carbono que fornecem lubrificação intrínseca para suportar funcionamento a seco intermitente. O carbono não é prático para bombas de processo de alta capacidade devido às cargas dos mancais. Revestimentos de diamante para carboneto de silício podem fornecer proteção limitada até que o revestimento da superfície esteja desgastado. O monitoramento de vazão ou potência é a melhor proteção para evitar o funcionamento a seco.
Dead-Heading
Dependendo dos sistemas internos de circulação do mancal, o bloqueio intermitente pode ser aceitável. Os limites operacionais recomendados devem ser especificados pelo fabricante, dependendo da estabilidade dos líquidos do processo.
Manuseio de Sólidos
As bombas de processo Mag-drive projetadas com circulação de rolamento de produto nivelado podem ser equipadas com vários planos de descarga API para gerenciamento de partículas sólidas. É necessária uma atenção especial à natureza dos sólidos (por exemplo, porcentagem, dureza, tamanho, ferroso, ligante ou não ligante, etc.). A lavagem ou filtragem adequada do sistema de tubulação do processo, antes da inicialização, é normalmente recomendada.
Sistemas de monitoramento
Os monitores de energia linear são um meio eficaz e não invasivo de proteção da bomba com a capacidade exclusiva de detectar cavitação. A medição de fluxo pode ser preferida em processos com viscosidades, pesos específicos e temperaturas variáveis. As sondas de temperatura para bombas de liga oferecem proteção contra portas de lubrificação obstruídas ou interferência de componentes rotativos. Sondas de detecção de líquido e vedação em alojamentos adaptadores oferecem contenção secundária.
https://www.pumpsandsystems.com