Seleção de bombas de polpa abrasiva: desgaste, corrosão e fatores de aplicação

Por que as pastas abrasivas destroem as bombas rapidamente

Imagine uma planta de ácido fosfórico onde uma bomba de transferência movimenta lama carregada de gesso dia e noite. O primeiro invólucro de aço carbono falhou em seis semanas. A substituição, uma bomba centrífuga de ferro com alto teor de cromo funcionando em velocidade reduzida, ainda apresentava erosão nas pontas das palhetas do impulsor depois de um ano, mas manteve a linha funcionando. Este contraste resume o bombeamento de polpa abrasiva: a bomba que falha informa o que deu errado; a bomba que sobrevive informa o que a aplicação realmente requer.

Uma pasta abrasiva é uma mistura de partículas líquidas e sólidas onde os sólidos são duros o suficiente para remover material das superfícies da bomba durante o fluxo. O mecanismo de desgaste pode ser impacto de alto ângulo, erosão de baixo ângulo ou abrasão por deslizamento, dependendo do tamanho da partícula, da velocidade e da geometria do caminho do fluxo. A corrosão muitas vezes acelera o dano, enfraquecendo a camada superficial para que as partículas possam removê-la mais facilmente.

A conclusão é direta: A seleção eficaz de uma bomba de polpa abrasiva não se trata de escolher uma bomba com “lama” no nome . Trata-se de combinar o projeto hidráulico, o material de desgaste, o arranjo da vedação e a margem operacional com a mistura sólida-líquida específica.

Os verdadeiros desafios do bombeamento de lama abrasiva

A maioria das falhas de bombas em serviços abrasivos vem de um pequeno conjunto de problemas recorrentes. Entendê-los ajuda você a decidir onde prestar atenção durante a seleção.

Esses problemas podem ser evitados, mas somente se você definir a polpa adequadamente antes de escolher a bomba.

Deslocamento centrífugo, positivo ou algo intermediário?

Uma vez definida a pasta, a decisão do tipo de bomba vem em seguida. A maioria das lamas abrasivas em processos químicos e de mineração são manuseadas por bombas centrífugas com carcaças extrapesadas, amplas passagens de fluxo e impulsores projetados para passar sólidos.

Bombas centrífugas de polpa

Bombas centrífugas de polpa are the workhorses for free-flowing slurries with moderate viscosity. They work best when the objective is high flow at low to medium head, and when keeping solids suspended is more important than precise flow control. Horizontal, vertical, and submersible arrangements are available. For crystal-laden mother liquor in evaporators and crystallizers, an bomba de circulação de cristalização por evaporação fornece circulação de alto fluxo e baixa pressão que mantém os cristais suspensos sem esmagá-los. A baixa velocidade de rotação e as generosas folgas internas reduzem a velocidade de impacto que provoca a erosão.

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Bombas de deslocamento positivo para polpas difíceis

Quando a lama é viscosa, sensível ao cisalhamento ou tem uma carga de sólidos muito alta, as bombas de deslocamento positivo geralmente superam os projetos centrífugos. Eles fornecem um fluxo fixo por rotação, o que significa que os sólidos não se separam do líquido dentro da bomba. Um Bomba de parafuso tipo G , por exemplo, pode lidar com pastas espessas e lamas com sólidos macios ou finos, e muitas vezes é escolhido para alimentação de filtro-prensa ou transferência de lodo. A desvantagem é que as bombas de parafuso não lidam bem com partículas grossas e pontiagudas, portanto, uma bomba centrífuga revestida de metal ou borracha continua sendo a melhor opção para lamas minerais altamente abrasivas.

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Para lamas quimicamente agressivas e também abrasivas, o material de construção domina a seleção. Um bomba de esgoto resistente à corrosão com um revestimento adequadamente revestido pode lidar com lamas residuais ácidas ou alcalinas, onde o aço carbono sem revestimento falharia rapidamente.

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Principais parâmetros de seleção para bombas de polpa abrasiva

Antes de dimensionar uma bomba, você precisa quantificar a polpa. A tabela abaixo lista os parâmetros que têm maior impacto na seleção e vida útil da bomba.

A densidade merece atenção especial. A maioria dos usuários estima a energia com base na água e depois adiciona um fator de segurança. Com uma lama com 30% de sólidos em peso, a necessidade de potência da bomba pode ser 20–40% maior do que para água limpa com o mesmo fluxo e altura manométrica. Se o motor for marginal, a bomba irá desacelerar e isso aumenta a chance de assentamentos e bloqueios.

Se a sua pasta tiver alta viscosidade ou uma quantidade significativa de sólidos suspensos, a orientação em nosso artigo sobre movimentação de lamas de alta viscosidade com sólidos suspensos cobre os limites que vale a pena verificar antes de se comprometer com um tamanho de bomba.

Materiais e revestimentos que prolongam a vida útil da bomba de polpa

A seleção do material é a diferença entre uma bomba que dura dois anos e outra que dura dois meses. Não existe um material melhor para cada pasta abrasiva, mas existe uma lógica confiável para escolher um.

Para partículas grossas e ângulos de impacto elevados, metais duros como ferro fundido com alto teor de cromo (25% ou mais de cromo) e ferro fundido branco com estruturas de carboneto fornecem a melhor resistência à erosão. Esses materiais são frágeis, portanto não são adequados para seções finas ou cargas de alto impacto. Para partículas finas e ângulos de impacto baixos, os revestimentos de elastômero feitos de borracha natural, cloropreno ou poliuretano são geralmente melhores porque permitem que as partículas se desviem elasticamente em vez de cortar a superfície. Os revestimentos de borracha também lidam bem com lamas de baixo pH. Para polpas quimicamente agressivas, as bombas revestidas com fluoropolímero oferecem resistência à corrosão, mas o revestimento é mais macio e mais vulnerável a abrasivos grossos, portanto o tamanho e a velocidade das partículas devem ser controlados.

Para uma análise mais aprofundada de como as escolhas de materiais afetam a sobrevivência da bomba em ambientes corrosivos e abrasivos, nosso artigo sobre seleção de materiais para bombas em ambientes corrosivos e abrasivos explica a mesma lógica aplicada às bombas magnéticas.

Estratégias de manutenção para serviço com lama abrasiva

Nenhum material dura para sempre em serviços abrasivos. A chave é prever quando o desgaste excederá o limite de segurança e substituir as peças antes que causem danos secundários.

Nas bombas de polpa abrasiva, as peças que se desgastam mais rapidamente são:

• Pás do impulsor, especialmente as bordas traseiras e a área próxima às pontas das palhetas.
• Revestimentos de voluta ou placas de desgaste opostas à saída do impulsor.
• Luvas de eixo e faces de vedação mecânica expostas a sólidos.
• Tampas de sucção e buchas da caixa de empanque.

Monitore a vibração, a corrente do motor e a pressão de descarga. Um aumento gradual na corrente do motor com uma queda na altura manométrica geralmente sinaliza uma recirculação interna crescente devido ao desgaste. Um pico repentino de vibração geralmente significa um impulsor bloqueado ou um rolamento danificado. Para bombas do tipo parafuso, os limites práticos de limites de viscosidade e sólidos de bombas de parafuso vale a pena revisar quando você estiver avaliando opções de deslocamento positivo, porque o desgaste do estator altera a curva de desempenho ao longo do tempo.

Combine a bomba com a lama, e não o contrário

As bombas de polpa abrasiva falham quando os dados da aplicação estão incompletos ou a seleção é baseada em um nome e não em uma especificação. Comece com a pasta: tamanho de partícula, dureza, concentração, densidade, viscosidade, temperatura, pH e NPSH disponível. Em seguida, combine o tipo de bomba, o material de construção, a velocidade e o plano de manutenção. Se a sua pasta mudar durante o processo, projete para o pior caso, não para a média.

Um fabricante de bombas com experiência em processos pode ajudar a traduzir esses parâmetros em uma especificação de bomba viável. Se você não tiver certeza de como converter seus dados de polpa em um arranjo de bomba confiável, nossos engenheiros podem revisar sua aplicação e recomendar uma configuração que equilibre vida útil, custo de energia e facilidade de manutenção. A combinação certa de projeto hidráulico, materiais duros e margem operacional realista manterá sua linha funcionando e seu orçamento de manutenção sob controle.