Bomba química
O que é uma bomba química?
Bomba química refere-se a uma ampla categoria de bombas usadas para transferir, misturar ou dispensar produtos químicos em um sistema. Uma bomba química pode ser do tipo centrífuga ou de deslocamento positivo. A bomba é frequentemente usada quando o produto químico a ser transferido é corrosivo ou abrasivo e, portanto, não pode ser usado com bombas convencionais. Uma bomba química se aplica a uma variedade de líquidos industriais, incluindo líquido sulfúrico, ácido acético, ácido sulfúrico, metano, hipoclorito de sódio e sulfato de sódio. As bombas químicas encontram aplicações em vários setores, como o químico, o petroquímico e o de processamento de alimentos. Elas também são usadas em sistemas de aquecimento de alta temperatura e em aplicações fora do local das refinarias.
Para suportar a natureza tóxica, corrosiva e perigosa dos produtos químicos, os fabricantes de bombas químicas usam materiais altamente resistentes no projeto de vários componentes da bomba, como a carcaça e o impulsor. Uma bomba para produtos químicos pode ser alimentada por motores CA ou CC, motores a diesel ou a gasolina e turbinas a vapor ou a água. Na maioria dos casos, uma bomba centrífuga para produtos químicos apresenta um projeto de estágio único sem recursos de escorvamento automático. O projeto de bombas químicas para aplicações especiais, como produtos químicos extremamente quentes ou frios, envolve o uso de carcaça aquecível ou tampas de carcaça resfriáveis. Em geral, os fabricantes de bombas químicas utilizam metais não corrosivos ou materiais não metálicos para construir as partes úmidas da bomba. Como alternativa, as partes úmidas podem ser revestidas com esmalte, borracha resistente ou plástico. Os fabricantes de bombas químicas geralmente são obrigados por lei a aderir às especificações do American National Standards Institute (ANSI).
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Principais partes da bomba química
Motor principal
O motor principal é a principal fonte de energia de uma bomba química. Ele fornece a energia necessária para girar o eixo e os componentes do rotor da bomba. Dependendo do tipo de bomba química, o motor principal pode ser um motor CA ou CC, um motor a diesel ou a gasolina, ar comprimido, turbina a vapor etc.
Carcaça da bomba
A carcaça da bomba abriga o impulsor ou os componentes de deslocamento da bomba. A principal função da carcaça da bomba é vedar o interior da bomba do ambiente externo, reter a pressão e evitar vazamentos.
Impulsor ou componentes de deslocamento
Os tipos de bombas centrífugas para produtos químicos utilizam um impulsor para transmitir energia cinética e acelerar o produto químico bombeado. As bombas de deslocamento positivo são equipadas com componentes de deslocamento, como lóbulos, engrenagens ou palhetas, para transmitir energia cinética ao produto químico bombeado, enquanto os tipos de bombas químicas de deslocamento alternativo usam o movimento de vaivém de um diafragma, pistão ou êmbolo para realizar a mesma função. Uma bomba química consiste em um impulsor auxiliar para manter a passagem do eixo livre do produto químico que está sendo bombeado durante a operação.
Eixo
Os eixos da bomba transmitem o torque mecânico para o impulsor da bomba química centrífuga ou para os componentes de deslocamento das bombas rotativas de deslocamento positivo. O eixo da bomba pode ser o próprio acionador principal ou pode ser conectado ao eixo do acionador por meio de um acoplamento. Quando o eixo da bomba precisa passar pela carcaça, ele geralmente é equipado com vedações de eixo para evitar vazamento do produto químico durante a operação e quando a bomba não estiver funcionando. Os selos de eixo comuns incluem selos mecânicos simples e duplos. A bomba química de eixo também contém vedações auxiliares para evitar efetivamente o vazamento de produtos químicos durante a parada da bomba.
Tubo de sucção
Um tubo de sucção é usado para transportar produtos químicos do reservatório de produtos químicos para a carcaça da bomba. Ele conecta as entradas da bomba ao tanque de produtos químicos.
Tubo de entrega
Um tubo de distribuição é usado para descarregar/injetar produtos químicos no local desejado. Ele conecta a saída da bomba ao tanque onde o produto químico deve ser entregue.
Sistema de controle
Dependendo da aplicação, uma bomba química pode ser equipada com um sistema de controle para aumentar a precisão da bomba em sua operação. O sistema de controle liga e desliga a bomba no período designado. Um sistema de controle pode ser um dispositivo simples, como um interruptor de controle, ou um programa complexo, como o sistema de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA). Um sistema de controle é comumente usado com bombas de dosagem de produtos químicos e bombas de diafragma.
Como funciona uma bomba química?
Como dito anteriormente, as bombas químicas são diversas e cada tipo tem um mecanismo operacional diferente. Nesta seção, portanto, vamos nos restringir ao princípio de funcionamento de uma Bomba centrífuga química. Uma bomba centrífuga para produtos químicos funciona por meio da transferência de energia rotacional de um impulsor para o produto químico a ser bombeado. A energia de rotação do impulsor é derivada de um motor CA ou CC. À medida que o impulsor gira, um vácuo é criado dentro da carcaça da bomba e o produto químico é atraído para o olho do impulsor. À medida que o produto químico passa pelo impulsor, alguma energia cinética é transmitida a ele e é acelerado radialmente para fora, para a câmara de voluta, em alta velocidade. Na câmara de voluta, a energia cinética do produto químico é convertida em uma cabeça de pressão à medida que o produto químico é direcionado para o tubo de distribuição para ser movido para o local desejado.
Tipos de bombas químicas
Os fabricantes de bombas para produtos químicos utilizam os vários tipos de bombas para produtos químicos que permitem distribuir produtos químicos de maneira segura e eficaz em várias situações. Em geral, as bombas para produtos químicos podem ser classificadas como bombas centrífugas ou de deslocamento positivo. O tipo mais adequado para qualquer aplicação depende dos requisitos específicos dessa aplicação.
Bomba centrífuga para produtos químicos
Esse tipo de bomba química transfere o fluido criando um vácuo usando um impulsor rotativo. A força de rotação no impulsor é gerada pela interação entre os campos eletromagnéticos dos enrolamentos do rotor e o campo eletromagnético secundário dos enrolamentos do estator. A rotação do impulsor cria um vácuo e uma câmara voluta selada se enche de produtos químicos. A alta velocidade transmitida aos produtos químicos por essa bomba a torna altamente eficaz na transferência de produtos químicos perigosos e corrosivos.
Bomba de acionamento magnético
Esse tipo de bomba química emprega um circuito magnético rotativo para girar o impulsor. Em uma bomba de acionamento magnético, o impulsor e o fluido de bombeamento estão contidos em um invólucro vedado. O princípio de operação dessa bomba baseia-se na atração entre os ímãs internos e externos das bombas, que causam a rotação do eixo do motor e do impulsor da bomba. As forças centrífugas que atuam no impulsor da bomba permitem a transferência de produtos químicos dentro do sistema. A maior parte do produto químico entra na carcaça de contenção, onde é dividida radialmente e flui pelo anel entre o anel magnético interno e o tubo da carcaça de contenção. Em seguida, o fluxo retorna à voluta da carcaça, onde é circulado, sua pressão cai e a temperatura aumenta. Uma bomba de acionamento magnético é mais adequada para a transferência de produtos químicos corrosivos e agressivos.
Fig: Diagrama esquemático de uma bomba de acionamento magnético (créditos da imagem: michael-smith-engineers.co.uk)
Uma bomba de acionamento magnético elimina a necessidade de vedação do eixo porque o acionamento do motor e o acionamento da bomba são conectados por meio de uma conexão magnética, o que significa que não há caminho direto ou indireto pelo qual os produtos químicos possam vazar. Portanto, essas bombas são adequadas para a transferência de produtos químicos altamente corrosivos ou produtos nocivos para os quais o vazamento para o meio ambiente é proibido. As aplicações típicas incluem descarga de caminhões-tanque, alimentação de reatores e processos químicos em lote.
Bomba dosadora de produtos químicos
A bomba dosadora de produtos químicos, também conhecida como bomba dosadora de produtos químicos, é uma bomba de deslocamento positivo usada para injetar produtos químicos ou outras substâncias em um fluxo de água, gás ou vapor. Uma bomba dosadora recebe uma quantidade medida de produto químico em sua câmara e o injeta em um tanque ou tubulação que contém o fluido a ser injetado com o produto químico. Esse tipo de bomba obtém sua energia de um motor elétrico ou de um atuador pneumático. Ela também inclui uma unidade de controle para ligar ou desligar a bomba e regular a taxa de fluxo do produto químico. Esses tipos de bombas químicas costumam ter um tamanho muito pequeno, mas são capazes de produzir uma taxa de fluxo precisa de produtos químicos. Elas são partes essenciais de um sistema de dosagem integrado, usado para o descarte automático de produtos químicos. São comumente usadas em uma ampla gama de setores, incluindo processamento de alimentos, tratamento de águas residuais e muitos outros.
Fig: Bomba dosadora para tratamento de água (créditos da imagem: minimaxpumps.com)
Barril ou bomba de barril
Esse tipo de bomba química é usado para mover com segurança produtos químicos e ácidos de contêineres como barris e tambores. Geralmente, ela é colocada na abertura superior do tambor ou barril. Uma bomba de tambor é adequada para aplicações de pequeno volume. Por exemplo, para transferir 100 ou 200 litros de produtos químicos e reagentes com segurança e eficácia. Uma bomba de barril tem três componentes principais: seção da bomba, tubo de imersão e seção da bomba.
Bomba de diafragma duplo operada a ar
Esse tipo de bomba química contém duas membranas recíprocas, eixo e câmara de líquido. Ela é classificada nos tipos de bombas de deslocamento positivo recíproco. Os dois diafragmas flexíveis são conectados por um eixo na seção central, onde está localizada uma válvula. Durante a operação, o trem de força da bomba força as membranas flexíveis a se deformarem e, como resultado, o volume da câmara de líquido é alterado e os produtos químicos são aspirados e expelidos pela bomba. Nessa bomba, a ocorrência de refluxo é evitada com o uso de uma válvula de retenção de descarga. Esse tipo de bomba química requer pouca vedação ou lubrificação. Por isso, elas são adequadas para aplicações em que o fluxo de produtos químicos precisa manter um alto grau de pureza do composto. Uma bomba de diafragma duplo operada a ar também é conhecida como bomba de diafragma ou bomba de membrana. Elas também são autoescorvantes e adequadas para fluidos viscosos. Essas bombas são comumente usadas para transferir fluidos abrasivos, inclusive ácidos e produtos químicos.
Bomba de lóbulos
Uma bomba de lóbulos é uma bomba rotativa de deslocamento positivo que opera com base na contra-rotação de lóbulos dentro de uma carcaça de bomba. O princípio de operação das bombas de lóbulos é muito parecido com o das bombas de engrenagem externa. A única diferença é que os lóbulos não entram em contato durante a rotação porque são acionados por engrenagens externas alojadas na caixa de engrenagens. Quando os lóbulos saem da malha, eles criam um volume em expansão no lado da entrada da bomba. O produto químico do bombeamento flui para a cavidade, onde fica preso pelos lóbulos e é transportado pelo anel entre os lóbulos e a carcaça. Quando os lóbulos se engrenam novamente, eles forçam o produto químico pela porta de saída a alta pressão. Os fabricantes de bombas químicas recomendam essas bombas para o manuseio de produtos químicos de baixa viscosidade porque os lóbulos não fazem contato e sua folga é significativamente maior em comparação com a folga de outras bombas de deslocamento positivo.
Figura: Bomba de lóbulos funcionando (créditos da imagem: learnmech.com)
Vantagens da bomba química
- alta resistência à corrosão, portanto, adequado para o manuseio de substâncias perigosas e altamente corrosivas
- Longa vida útil
- alta eficiência energética
- baixa manutenção de rotina
- Versatilidade de tamanhos e aplicações - Disponível em uma ampla variedade de tamanhos e tipos para oferecer soluções para várias aplicações. Eles oferecem a opção de mover o fluido de várias maneiras
- alta confiabilidade
- Durabilidade - as bombas químicas são mais duráveis do que as bombas convencionais
- As bombas químicas de deslocamento positivo, como as bombas de diafragma, podem mover produtos químicos com maior viscosidade
Desvantagens da bomba química
- Caro
- alto custo de instalação inicial
- As bombas químicas de deslocamento positivo são complexas e de difícil manutenção
- A operação da bomba pode ser barulhenta e vibratória
- A bomba centrífuga para produtos químicos não tem capacidade de escorvamento automático
- A bomba química centrífuga não pode trabalhar em alta velocidade
Desvantagens de uma bomba centrífuga
Uma bomba centrífuga tem suas desvantagens e, abaixo, destacamos algumas das desvantagens de usar uma bomba centrífuga
- A bomba pode superaquecer
- Pode sofrer perda de energia devido ao acoplamento magnético
- Uma carga intensa pode fazer com que a bomba falhe
- A bomba é propensa à ferrugem, o que pode causar danos.
Aplicações de bombas químicas
As bombas químicas têm uma variedade de aplicações, não apenas nos setores químicos, mas também em setores não químicos. As aplicações da bomba no setor não químico incluem as seguintes:
- Na piscina - Uma bomba química é usada para adicionar cloro nos níveis necessários
- Em uma estação de geração de energia - as bombas químicas são usadas para injetar os produtos químicos necessários em determinados pontos do processo de produção de energia
- Em HVAC, uma bomba química é empregada para verificar ou encher freon ou outros produtos químicos necessários para o processo
Outros setores em que as bombas químicas são usadas incluem:
- Estações de tratamento de água
- Pulverização aérea
- Agricultura
- Processamento de polpa
- Biocombustíveis
- Nuclear
- Petróleo e gás para bombeamento de petróleo bruto, lama, etc.
- Construção
- Processamento de alimentos
- Mineração
- Farmacêutico
- Indústrias de papel e celulose
- Esgoto
Solução de problemas da bomba dosadora de produtos químicos
Falha na bomba
- Vazamento no lado de sucção da bomba
- baixo nível de sucção
- ruptura do diafragma
- Vedação desgastada nas sedes das válvulas
- Cabeçote da bomba rachado
- O cabeçote da bomba contém ar
- Uma falha na fiação e na placa de controle eletrônico
Perda de resíduos químicos
- o recipiente de solução está seco
- dimensionamento no ponto de entrega
- ajuste muito baixo da bomba
Excesso de produtos químicos
- uso de um produto químico muito rico no recipiente
- sifonagem de produtos químicos na linha principal
- ajuste muito alto da bomba
A bomba se recusa a escorvar ou perde a escorva
- válvula de retenção entupida
- válvula de retenção não vedada corretamente
- Excesso de pressão na descarga
- Elevação de sucção muito alta
Resumo
Este artigo discute a bomba química, os tipos de bombas químicas e o mecanismo operacional. O artigo também destaca a aplicação geral das bombas químicas, não apenas no setor químico, mas também em outros setores, e as vantagens e desvantagens. A bomba química foi descrita como uma categoria ampla de bombas usadas nos setores para transferir, misturar ou dispensar produtos químicos em um sistema.
Os fabricantes de bombas químicas classificam as bombas químicas em duas grandes categorias: bombas químicas centrífugas e de deslocamento positivo. As bombas centrífugas para produtos químicos transferem o produto químico convertendo a energia rotacional de um rotor acionado por motor, conhecido como impulsor, em energia cinética e de pressão do produto químico. As bombas de deslocamento positivo, por outro lado, convertem a energia dos componentes de deslocamento, como diafragma, pistão e lóbulos, na energia de pressão do produto químico para movê-lo pelo sistema. Os tipos de bombas químicas de deslocamento positivo incluem bombas químicas de lóbulo, bombas dosadoras de produtos químicos e bombas de diafragma duplo operadas a ar. De acordo com o fabricante da bomba química, cada tipo de bomba química tem suas características que a tornam mais adequada para uma aplicação específica em comparação com as outras bombas. Por exemplo, uma bomba centrífuga para produtos químicos é adequada para produtos químicos de baixa viscosidade, enquanto uma bomba química de deslocamento positivo é mais adequada para produtos químicos de alta viscosidade, em que é necessária muita energia para o processo de bombeamento. Os principais setores que usam bombas químicas incluem petróleo e gás, farmacêutico, processamento de lama, processamento de alimentos, energia nuclear e biocombustíveis.
Algumas das vantagens das bombas químicas incluem alta resistência à corrosão, longevidade e versatilidade de tamanho e aplicação. No entanto, as bombas químicas também têm várias desvantagens, inclusive o alto custo inicial de instalação e manutenção, a operação ruidosa e vibratória, as bombas de deslocamento positivo têm construção complexa e, portanto, são difíceis de manter. Além disso, a bomba centrífuga para produtos químicos requer escorva manual inicial e não pode operar em alta velocidade.