Novos designs aprimoram a eficiência da bomba de medição

O tamanho é importante quando se trata de infraestrutura de bombeamento. Bombas maiores são mais potentes do que bombas menores, mas também são mais caras. A pegada de uma bomba traz custos adicionais para o chão de fábrica ou para a plataforma offshore.

Seja uma refinaria, uma planta química ou uma usina de energia, o tamanho e o design ergonômico da infraestrutura de bombeamento desempenham um papel fundamental na eficiência da planta. Quando se trata de bombas dosadoras, a busca por fazer bombas menores e mais leves que não comprometam o desempenho foi anteriormente limitada pelo tamanho do diafragma, que determina o tamanho da unidade de alimentação e o aço inoxidável que envolve o cabeçote da bomba.

Hoje, novos aprimoramentos com projetos de diafragma de politetrafluoretileno (PTFE) estão produzindo bombas dosadoras menores, mais leves e mais baratas, que oferecem maior eficiência sem comprometer o desempenho.

As bombas dosadoras são dispositivos de dosagem de produtos químicos de deslocamento positivo que fornecem volumes medidos de produtos químicos. Em plantas químicas ou petroquímicas, as bombas dosadoras são usadas para dosar volumes específicos de produtos químicos (sob certas temperaturas e pressões específicas) para fabricar produtos. Em ambientes offshore, as bombas de medição fornecem produtos químicos de garantia de fluxo que evitam a formação de hidratos e garantem o fluxo suave de óleo através de longos tiebacks submarinos.

Em aplicações intermediárias, as bombas dosadoras dosam produtos químicos que desidratam o gás ou tratam o petróleo pesado para facilitar sua movimentação pelos dutos. Em usinas de energia ou refinarias, as bombas dosadoras injetam inibidores de corrosão e produtos químicos anti-incrustação para proteger a infraestrutura de bombeamento e tubulação.

Para cada uma dessas aplicações, a precisão da bomba dosadora é fundamental, porque a injeção excessiva de produtos químicos de tratamento em uma parte do processo pode resultar em custos adicionais para eliminar esses produtos químicos mais adiante no processo.

Os produtos químicos entram na câmara úmida de uma bomba quando o motor aciona um pistão para criar um vácuo que suga os produtos químicos dos tanques externos para a extremidade do líquido. Os movimentos alternados do pistão criam uma pressão que fecha a válvula de entrada, abre a válvula de saída e força os líquidos para fora do processo. Dentro da extremidade do líquido há um diafragma, que atua como uma barreira entre o pistão e o fluido do processo (consulte a Figura 1).

O movimento de bombeamento do pistão é aplicado ao fluido hidráulico, o que faz com que o diafragma se flexione para frente e para trás conforme o pistão retribui. O movimento do pistão, chamado de deflexão, flexiona o diafragma entre as posições côncava e convexa. A periferia do diafragma é presa e não se move durante a deflexão. Quanto maior a deflexão do diafragma, maior a taxa de fluxo.

Para processos que exigem altas taxas de fluxo, os fabricantes de bombas sempre tiveram que construir grandes diafragmas, com grandes extremidades líquidas e grandes áreas de alojamento, para fornecer o volume e a pressão necessários. Como esperado, isso resulta em bombas grandes e pesadas. As bombas dosadoras devem ser capazes de fornecer uma ampla gama de produtos químicos agressivos e corrosivos em diferentes concentrações e níveis de temperatura. Para acomodar essa diversidade, todas as partes molhadas dos terminais líquidos das bombas devem apresentar materiais compatíveis com esses produtos químicos.

A bomba deve ser equipada com um diafragma, metálico ou plástico, cujo material tem papel fundamental no custo e peso do equipamento.

Os diafragmas de PTFE existem há muito tempo. O desafio tem sido o uso desse material flexível em altas pressões. Devido à natureza escorregadia do PTFE, sempre foi difícil prender o diafragma com firmeza suficiente para suportar o alto impulso do pistão necessário para injeção de alta pressão, mas não muito apertado, para evitar densificação, deformação e até mesmo ruptura.

Ao contrário do PTFE, os diafragmas metálicos podem rachar na área de fixação periférica quando significativamente desviados. Para atender aos requisitos de alta vazão da bomba e conciliá-la com uma pequena deflexão do diafragma metálico, a única solução é aumentar o diâmetro do diafragma. Isso resulta em uma extremidade líquida de diâmetro muito maior ao usar um diafragma metálico em vez de um diafragma de PTFE. As vantagens e desvantagens adicionais associadas aos projetos metálicos incluem o tamanho e o peso do diafragma, a extremidade do líquido e o aço inoxidável ao redor do cabeçote da bomba. Esses materiais são caros, o que aumenta o custo de cada bomba e traz efeitos cascata para os custos gerais no chão de fábrica ou na plataforma offshore.