Design avançado de materiais e construção para maior vida útil da bomba
A seleção de materiais impacta significativamente o desempenho da bomba em ambientes corrosivos, abrasivos e de alta temperatura. Esta seção explora propriedades metalúrgicas, tratamentos de superfície e considerações de projeto estrutural.
2.1 Materiais resistentes à corrosão
Aços inoxidáveis:
316L (UNS S31603): Contém 2-3% de molibdênio para resistência ao cloreto (PREN = 24)
Duplex 2205 (UNS S31803): Estrutura 40% ferrite/60% austenite com PREN = 34
Hastelloy C-276 (UNS N10276): Resiste à corrosão sob tensão por ácido sulfúrico e cloreto
Ferro dúctil:
ASTM A536-84 Grau 60-40-18 para aplicações de água potável
Revestimento epóxi (SSPC-SP10) aumenta a vida útil em solos agressivos
Opções não metálicas:
Fluoreto de polivinilideno (PVDF) para manuseio de ácido fluorídrico
Polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) para aplicações leves e de alta resistência
2.2 Inovações em Design Mecânico
Projeto do impulsor:
Impulsores semiabertos: Reduzir o emaranhamento de fibras em aplicações de águas residuais (Figura 3)
Impulsores fechados: Maior eficiência para fluidos limpos (ISO 5199 Classe N)
Palhetas curvadas para trás: Minimizar o empuxo radial em sistemas de alto fluxo
Sistemas de vedação:
Pressão do fluido de barreira mantida 1,5 bar acima da pressão do sistema
Tampão de gás nitrogênio para aplicações de emissão zero
Face rotativa de carbono-grafite com anel estacionário de carboneto de silício
Pressão máxima: 10 bar
Selos mecânicos simples (API 682 Plano 11):
Selos Duplos (API 682 Plano 53B):
Sistemas de rolamentos:
Rolamentos de rolos cônicos (série SKF 32000) que suportam cargas axiais de até 250% da capacidade nominal
Rolamentos de esferas de contato angular para aplicações de alta velocidade
Compósitos de bronze-grafite (ASTM B403) com folga radial de 0,05 mm
Lubrificação por meio de anéis de óleo autolubrificantes ou sistemas de circulação forçada
Mancais de deslizamento:
Rolamentos axiais:
2.3 Engenharia de Superfície
Revestimentos de pulverização térmica:
Revestimentos WC-Co (ASTM B733) fornecem dureza de 300 HV
Oxidação eletrolítica de plasma (PEO) para componentes de alumínio
Galvanoplastia:
Espessura do revestimento cromado (ASTM B633): 0,05-0,15 mm
Revestimento de níquel-fósforo (ASTM B733) para aplicações não magnéticas
Testando Dados
Teste de névoa salina (ASTM B117):
Aço inoxidável 316L: 2.000 horas antes da ferrugem vermelha
Ferro dúctil: 600 horas antes da corrosão
Teste hidrostático:
Pressão de projeto de 1,5x por 10 minutos (ASME BPVC Seção VIII)
Estudo de caso: Sistema de bombeamento de plataforma offshore
Uma plataforma do Mar do Norte usando bombas duplex de aço inoxidável economizou US$ 1,2 M em 5 anos em comparação com alternativas de aço carbono. A espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) revelou taxas de corrosão reduzidas de 0,12 mm/ano para 0,03 mm/ano.
Conclusão
A seleção do material deve equilibrar custo, propriedades mecânicas e exposição ambiental.
