As bombas centrífugas da OMEL tem papel de destaque nas aplicações do Setor de Açucar e Álcool sendo utilizadas em diferentes processos e operações unitárias tais como na extração de caldo, moendas, difusores, dentre outros.
Extração de caldo
O processo de extração de caldo pode ser realizado normalmente por maceramento (extração por esmagamento com emprego de pressão mecânica em múltiplas etapas com passagens consecutivas da cana desfibrada nos denominados Tanden ou Ternos de Moagem, cujo equipamento é denominado de Moendas) e/ou por processo de difusão (que pela diluição da cana desfibrada a extração ocorre por diferença de pressão osmótica ou lixiviação, denominados então por Difusor).
Em ambos os processos contínuos, tem-se a retirada ou extração dos denominados caldos ricos ou de primeira extração ou de caldos pobres (devido sua baixa concentração de açúcares por ter diluição em água, que é utilizada nas embebições (ou “soak”) de ambos os processos).
Caldos de embebição
No processo de extração por maceração ou Moendas, os caldos dos primeiros tandens ou de primeira extração, similar à produção de azeites de oliva, são denominados de caldos ricos em açúcares. Esses caldos são resultados da separação direta das fases líquida e fibrosa da cana bruta sem outros auxílios.
Os demais tandens de moagem (que podem ser adicionados em até 5 etapas sequenciais de esmagamento), são resultados da separação adicional dos caldos com auxílio de água quente de embebição (“soak tanks”).
Todos os caldos extraídos diretamente dos até 6 ternos de moagem são bombeados para um sistema de classificação de separação de sólidos (fibras, polpas e minerais abrasivos) e líquidos (caldos) por peneiramento.
Grande porcentagem de sólidos, em até 15 % em volume, necessitam ser manuseados ou bombeados “in natural” dos tanques de embebição para o processo de peneiramento contínuo. Este bombeamento de transferência de caldos dos processos convencionais das moendas ou do difusor, representam uma difícil tarefa para as bombas centrífugas, em função da presença de agregados fibrosos, polpas, minerais abrasivos, gelatinas e inclusão de gases ou ar neste agregado complexo.
As Bombas Centrífugas UND/III-VR (VORTEX) da OMEL são equipamentos consagrados há mais de 4 décadas pelas indústrias do setor por oferecerem este manuseio de forma eficiente, confiável, mantendo o fluxo estável e contínuo.
Imagem original de instalação típica de bomba de embebição de Moendas 37” x 78”, do fabricante OMEL UND/III-VR 6” x 4” x 10”, datada de 1983, que se mantem até hoje operando após 41 safras realizadas, com realização de manutenção básica.
O próprio autor deste artigo testemunha este fato.
Caldos ricos e pobres, sendo brutos após classificação
Os caldos, uma vez classificados por peneiramento, são denominados caldo peneirado rico ou pobre. As bombas centrífugas enfrentam uma tarefa desafiadora com relação ao manuseio desses caldos, devido à presença de gases incondensáveis, pequenos sólidos minerais abrasivos e outros orgânicos de processo. Para esse manuseio recomenda-se o uso das Bombas Centrífugas OMEL tipo UND com construção conforme ANSI B 73.
É importante salientar que as instalações dos “inlet sumps” (poços de sucção) para fluidos de difícil manuseio ou contendo sólidos minerais, fibrosos, orgânicos e agregado com incondensáveis, merecem atenção dedicada mínima no projeto de instalação, a qual a OMEL poderá auxilia-los de forma técnica para cada caso.
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Bombas centrífugas modelo UND/III-VR (VORTEX)
São bombas cujo o rotor induz um vórtice na voluta, portanto, o meio bombeado não passa através das pás do rotor, possibilitando a passagem de fluidos com sólidos em suspensão.
São caracterizadas como bombas centrífugas de rotor aberto e recuados da carcaça ou da voluta frontal interna. Este arranjo centrífugo gera um vórtice hidráulico entre o rotor e a voluta sem que os sólidos tenham contato íntimo com o rotor, permitindo manuseio de partículas de grande porte como toletes de cana, pedras, pedaços de metais das cristas das moendas ou das bagaceiras, outros metais intrusos do processo (porcas parafusos), palhas longas, agregados de fibras e polpa de bagaço sem qualquer classificação, todos sendo agressivos de forma química (corrosão) e fisicamente (abrasão) aos equipamentos, tubulações e processos.
As bombas centrífugas UND/III-VR, são as únicas que também permitem bombeamentos sem descaracterizar o fluido, como em aplicações que exijam estabilidade da reologia do fluido e/ou necessidade de manter partes sólidas. Outros exemplos extremos de aplicações são:
- Bombeamento de substâncias agregadas como coloidais;
- Polpas de misturas, frutas, legumes e até animais vivos (como alevinos e outros), mantendo sua integridade e formas originais.
As aplicações de bombas centrífugas UND/III-VR se limitam somente as exigências de pressões, mas com largo espectro para tamanho de sólidos e estabilidade de fluxo, conferindo vida útil prolongada aliado a aplicação dos materiais específicos para cada aplicação.
A significativa propriedade das bombas Vortex é de que elas mantém o fluxo estável e invariável até a vazão nominal de projeto, tornando o processo contínuo mesmo com oscilações de extração causada por variabilidade da matéria prima, controle de processo como variação de moagem, variação da porcentagem e tamanho das fibras (porcento bagaço ou bagaço porcento cana), porcentagem de embebição com água fria ou quente adicionados ao processo e outros fatores físicos externos como, vedação das bagaceiras, preparo dos rolos de moagem, temperatura de embebição, funcionalidade dos canais e perfurações dos rolos e outros possíveis variáveis de processo que já foram comprovados e consagrados.
O rendimento hidráulico é um item de atenção para esta aplicação, o que representa o custo diferenciado para sua operação, mas o rendimento global da operação supera qualquer outro equipamento pois aliam-se características de estabilidade de processo, vida útil prolongada, funcionalidade e confiabilidade do equipamento.
São utilizadas no bombeamento e manuseio do setor de extração para:
- Caldos de cana (bruto, misto, rico, pobre, embebido, peneirado, com bagacilho, outros)
- Águas de lavagem de esteiras.
- Recuperação de lavagem de esteiras, para recuperação nas moendas.
- Bagacilho classificado (auxiliar de filtração de lodo) mais água para transporte hídrico para os filtros.
- Captação e recalque de fluidos de vazamento e efluentes de piso das moendas (poços de recuperação).
- Outros, contendo sólidos abrasivos e agregados de fibras.
Bombas centrífugas modelo UND/III, construção que atende a norma ANSI B73
São bombas de rotor aberto junto a carcaça (parte frontal e traseira), mais adequado ao recalque dos mais variados fluidos de processo, com largo espectro para manuseio de fluidos viscosos, diversas e variadas reologias, fluidos com incondensáveis, abrasivos, que exijam condição de sucção desafiadoras (NPSH), e outras.
Se caracterizam como bombas de processo, onde diferentemente da aplicação para bombas de água, atendem condições amplas de viscosidade, temperaturas, fluxos contendo fases distintas como gases e sólidos em suspensão, e outros, conferindo características únicas para bombas que operam em regime estável estabelecido (steady state), garantindo operação contínua e ininterrupta nas mais adversas condições.
Podem ser utilizadas no bombeamento das seguintes correntes, conforme a fase do processo, nas usinas de açúcar e álcool:
Para extração do caldo, tanto para processos de maceração como de difusão.
- Caldo Primário: caldo peneirado de primeira extração nos tandens de moagem;
- Caldo Secundário: caldo peneirado de segunda e demais extrações diluídas com água de embebição;
- Caldo Misto: mistura dos caldos de primeira e demais extrações.
Os fluidos gerados na extração de caldo de cana, caracterizam-se pela sua agressividade física (abrasão), oriunda da existência de sólidos minerais abrasivos como sílicas e outros sólidos que se encontram agregados a fibras de bagaço e diluídos com o caldo que possui pH ácido, o que torna o combinado sinergicamente agressivo para metais comuns e exige a aplicação de aços menos mancháveis (stainless steel ou inoxidáveis), aços stainless (inoxidáveis) temperáveis, aços de alta resistência a abrasão e corrosão como Duplex e outros, aliados a resistência a abrasão com aços de elevada dureza.
Outras características dedicadas dos fluidos da extração de caldo também se encontram em demais processos nas usinas sucroalcooleiras, como tratamento de caldo, fermentação e outros, onde se encontram significativas porcentagens de gases dissolvidos e inclusos nas correntes fluxo. Na extração este fenômeno é mais agravado ainda pela existência de sólidos contidos nas polpas e fibras do bagaço que normalmente se encontram na proporção de 10 a 12 % podendo chegar ao máximo de 15 % em volume para caldos de embebição (não peneirados), tornando o manuseio impossível de ser realizado por bombas comuns. Os dimensionamentos para escolha do tamanho do equipamento devem ser realizados pela engenharia, considerando a queda de performance devido o transporte de fluxo gasoso e sólidos contidos no líquido.
Diferenças entre as bombas de processo e bombas de água
As características das Bombas UND construídas conforme a norma ANSI B73, as classificam como bombas de processos, devido ao comparativo em relação as bombas com anéis de selagem utilizadas para manuseio simples de água. A característica que diferencia as bombas de processo ANSI B73 em relação as simples bombas de água, reside na existência de uma larga faixa de selagem frontal entre rotor e carcaça, separando de forma eficiente as regiões de aspiração, pressão negativa e região de recalque cujas pressões são positivas.
Esta ampla região de selagem das bombas de processo é medida pela largura ou raio do rotor centrífugo, que garante a estabilidade de operação da bomba, mantendo o fluxo em situações de instabilidade com passagem de gases, vaporização, e também distribuindo os desgastes por abrasão em toda sua extensão, aumentando a vida útil do conjunto girante.
Diferentemente das bombas comuns que possuem rotor fechado com anéis de selagem com carcaça instaladas nas partes dianteira e outras ainda na parte traseira, também realizam as separações das fases interna de aspiração e recalque através de uma estreita e tênue linha fronteiriça, o que permite aplicação apenas para fluidos limpos, a temperatura ambiente caracterizando as bombas para água.
Consultor M. Sc. Eng. Walter Luiz Polonio
Empresa Engenharia Conceitual
E-mail: wlpolonio@terra.com.br
