A operação de transferência dentro da planta
O fluxo de uma instalação de apoio a transferência de produtos químicos é mais curto que o de uma planta de processo, mas não é menos exigente. Ele se resume, quase sempre, à mesma sequência: chegada de um caminhão-tanque, descarga para o tanque de armazenagem, transferência entre tanques ou para a área de processo e, por fim, carregamento de volta para o veículo.
Cada uma dessas etapas impõe uma condição hidráulica diferente ao equipamento. Na descarga, o líquido frequentemente está em nível abaixo do eixo da bomba, ou a linha de sucção esvazia entre uma operação e outra, o que exige capacidade de escorva.
Na transferência entre tanques, a bomba costuma trabalhar afogada, em regime mais estável, porém precisa vencer a altura manométrica da instalação e operar de forma contínua. No carregamento, a exigência principal é vazão elevada em tempo curto, porque o tempo de permanência do veículo na plataforma é custo operacional direto.
Sobre esse arranjo hidráulico se sobrepõe à variável que de fato diferencia o transporte químico dos demais: o produto. Ácidos, solventes, monômeros, gases liquefeitos, amônia, enxofre, ureia e produtos orgânicos exigem, cada um, uma resposta metalúrgica e de vedação diferente. Uma bomba perfeitamente adequada para movimentar água de processo será completamente inadequada para o mesmo serviço com ácido concentrado ou com um solvente inflamável de baixa viscosidade.
O que define a bomba correta
Na prática, a seleção de uma bomba de transferência na planta ou terminal se organiza em torno de cinco perguntas. Elas parecem óbvias, mas é a resposta combinada delas, e não uma resposta isolada, que define o equipamento.
- Qual é o produto e com qual material ele é compatível?
A compatibilidade química é o primeiro filtro e o mais rígido. As bombas de processo OMEL da linha UND estão disponíveis em vários materiais, tais como ferro fundido nodular, aço carbono, aços inoxidáveis 304, 304L, 316, 316L, 317 e 420, além de ligas especiais como Duplex CD4MCu, Durimet 20 CN7M, Hastelloy B, Hastelloy C, entre outras.
A escolha da liga não é detalhe de acabamento: é ela que determina a vida da carcaça e do rotor diante do produto transportado. - Como é a condição de sucção?
Se a bomba está acima do nível do líquido, ou se a linha de sucção perde escorva entre bateladas, uma bomba convencional simplesmente não parte.
Esse é o caso clássico da descarga de caminhão-tanque e de poços coletores, e é o que separa uma bomba de processo convencional de uma bomba autoescorvante. - Qual é o risco associado ao vazamento?
Aqui vale um dado que costuma surpreender quem nunca mediu: uma gaxeta bem regulada vaza de 30 a 60 gotas por minuto, e é assim que ela funciona, porque precisa desse filme de líquido para lubrificar e refrigerar.
Um selo mecânico dependendo do tipo e do plano auxiliar adequado reduz esse valor para até zero gotas por minuto. Um acoplamento magnético, por não ter passagem de eixo através da carcaça, opera com estanqueidade total e segura.
Quando o produto é tóxico, inflamável ou de odor agressivo, a diferença entre 30 gotas por minuto e zero deixa de ser um detalhe de manutenção e passa a ser um requisito de projeto. - Quais são a pressão e a temperatura de operação?
Produtos aquecidos para manter a viscosidade de bombeamento, produtos criogênicos e linhas de carregamento com pressão elevada restringem a família de bombas aplicável e, principalmente, o tipo de selagem e a classe de flange. - A bomba segue um padrão dimensional reconhecido?
Esse é o critério mais esquecido e o que mais pesa no custo do ciclo de vida. Uma bomba construída dentro de um padrão dimensional normalizado pode ser substituída por outra do mesmo padrão sem alterar base, tubulação ou alinhamento. É o caso da bomba normalizada ANSI-ASME como a bomba UND II da OMEL.
Sem padronização, cada troca vira um pequeno projeto de reforma.
Descarga de caminhão-tanque: bombas autoescorvantes UND/III-AE
A descarga de um caminhão-tanque é, hidraulicamente, o serviço mais ingrato na planta. A bomba está instalada em nível fixo, o produto vai baixando dentro do costado do veículo, a linha de sucção contém ar no início de cada operação e o ciclo se repete várias vezes por dia.
Uma bomba de processo convencional precisaria de válvula de pé, de enchimento manual da linha e de um operador dedicado a resolver perda de escorva, o que introduz exatamente o tipo de intervenção manual que se quer eliminar em uma área com produto perigoso.
As bombas de processo autoescorvantes OMEL modelo UND/III-AE foram projetadas para esse serviço. A carcaça é de uma só peça, com câmara de escorva integrada, o que elimina a necessidade de câmara separada, separador de ar ou válvulas auxiliares.
A bomba trabalha com altura de sucção efetiva de até 6 [m] e mantém retenção positiva de líquido na carcaça sob condições de sifão, de modo que a câmara permanece cheia ao final de cada ciclo e a bomba está pronta para a próxima operação sem necessidade de intervenção para escorvar a bomba. O projeto ainda prevê auto-purga de vapores, característica relevante quando o produto é volátil. Uma bomba não auto-escorvante, além de ter que ser escorvada ao início da operação de bombeamento, pode, ao final do ciclo de bombeamento e por um eventual descuido do operador, vir a trabalhar em seco queimando o selo mecânico, e outras partes da bomba.
Transferência entre tanques e linhas de processo: UND/III
Concluída a descarga, o produto passa a circular dentro da instalação: do tanque de armazenagem para outro tanque, para a área de processo ou para a linha de carregamento.
Em geral, é um serviço com bomba afogada, contínuo ou semi-contínuo, no qual a exigência se desloca da escorva para a confiabilidade e para a resistência química de longo prazo.
As bombas de processo OMEL modelo UND/III atendem integralmente às especificações da norma ANSI/ASME B73.1, que é o padrão dimensional das bombas centrífugas horizontais de processo químico.
Na prática isso significa que as dimensões de montagem, os bocais e os carregamentos admissíveis nos flanges seguem uma referência internacional, e que a bomba pode ser substituída por outra do mesmo padrão sem alterar a instalação existente.
A faixa de trabalho é ampla: capacidade até 1700 [m³/h], altura manométrica até 210 [m] e temperatura de -100 [°C] a 260 [°C], com construções especiais até 350 [°C].
Do ponto de vista de vedação, o ponto forte dessa linha é a flexibilidade da caixa de selagem. Estão disponíveis a configuração com gaxeta, selo mecânico, e pode já dispõe das câmaras de selagem SUPERBOX e CONEBOX, que acomodam selos simples, selos duplos e selos tipo cartucho conforme a exigência do produto.
Nas indústrias químicas, essa é a bomba tradicionalmente aplicada à transferência de produtos variados, corrosivos ou não, à carga e descarga de ácidos e à movimentação de produtos orgânicos, enxofre, ureia, amônia, gases liquefeitos, solventes, monômeros e polímeros.
Instalações compactas e reforma de linha: UND/II-IL
Nem toda planta tem espaço, base civil ou tempo de parada disponível para instalar um conjunto horizontal completo. Para esses casos existe a bomba centrífuga vertical de montagem em linha, modelo UND/II-IL, que também atende à norma ANSI/ASME B73.2.
A lógica dessa família é simples e vale a pena ser entendida pelo pessoal de projeto: a bomba é instalada diretamente na tubulação, exatamente como uma válvula. Isso elimina a necessidade de grandes bases e fundações e elimina também o alinhamento entre motor e bomba em campo, porque os dois constituem uma unidade compacta alinhada de fábrica.
Além disso, por poder ser montada em trechos retos de tubulação, ela evita cotovelos, curvas e juntas que existiriam apenas para acomodar um conjunto horizontal.
Com capacidade de até 350 [m³/h] e altura manométrica de 210 [m], com temperaturas de -30 [°C] a 260 [°C].
Produtos perigosos e vazamento zero: UND/MAG
Existe uma classe de produtos para a qual a discussão sobre qual selo mecânico especificar simplesmente não se aplica, porque nenhuma taxa de vazamento é aceitável. Produtos inflamáveis, explosivos, tóxicos, letais, cancerígenos, sensíveis à atmosfera, pirogênicos, criogênicos ou de odor agressivo impõem contenção total, e é para essa condição que existe a bomba centrífuga com acionamento magnético.
No modelo UND/MAG, o acionamento é transmitido do motor ao rotor por acoplamento magnético através de uma camisa de contenção, o que elimina completamente a passagem do eixo pela carcaça e, com ela, o caminho de vazamento.
A camisa é fabricada em peça única, em materiais especiais e compatíveis, obtidos por conformação profunda e sem soldas, com alternativas em aço inoxidável 304. O teste hidrostático da camisa de contenção é de 80 [bar].
Com capacidade de até 300 [m³/h], altura manométrica de até 200 [m] e temperatura máxima de 120 [°C] com ímãs de ferro-boro-neodímio e ou de até 300 [°C] com ímãs de samário cobalto.
Há um detalhe de aplicação que precisa ser observado na especificação: a viscosidade mínima de operação com mancais normais é de 0,3 [CP], e abaixo desse valor devem ser usados mancais em carbeto de silício grafitado ou em grafite. A bomba é fabricada conforme a norma ANSI B73.3 e atende também as ANSI/HI 5.1 e 5.6, específicas para bombas magnéticas.
Conclusão
A segurança e a confiabilidade de uma operação com produtos químicos se decidem, em boa medida, nos equipamentos fixos que fazem o produto mudar de recipiente. Uma bomba escolhida pela vazão e pelo preço, sem considerar condição de sucção, compatibilidade de metais, requisitos de contenção e padrão dimensional, tende a se transformar num caso de manutenção recorrente, em paradas não programadas e, no limite, em perda de contenção.
Do ponto de vista técnico, o caminho é o inverso: parte-se do produto e da condição hidráulica de cada etapa, e daí se chega ao equipamento. Para a descarga de caminhão-tanque, com sucção negativa e ciclos repetidos, a resposta é a bomba autoescorvante UND/III-AE.
Para a transferência afogada entre tanques e para as linhas de processo, é a bomba de processo UND/III conforme ANSI/ASME B73.1. ou a bomba vertical em linha UND/II-IL conforme ANSI/ASME B73.2.
E onde nenhuma taxa de vazamento é aceitável, é a bomba com acionamento magnético UND/MAG conforme ANSI B73.3.
Escolher corretamente entre essas quatro configurações é o que transforma uma instalação de carga e descarga em uma operação previsível.
Escopo deste artigo e desdobramentos
Este artigo tratou da movimentação de produtos químicos líquidos, que é o serviço predominante em bases, terminais e centros de distribuição.
Vale registrar que a OMEL também atende à movimentação e à descarga pneumática de sólidos a granel, em pó, grânulos ou pellets, por meio dos sopradores rotativos de deslocamento positivo tipo Roots, série SRT.
Precisa de ajuda?
Envie sua condição de processo, produto, vazão, altura manométrica, temperatura e arranjo de sucção, e a equipe técnica da OMEL indica a configuração adequada para a sua instalação.
