ANÁLISE DE DESEMPENHO DE BOMBA DE POLPA DE MINÉRIO (BAUXITA)

ANÁLISE DE DESEMPENHO DE BOMBA DE POLPA DE MINÉRIO (BAUXITA)  

 

Raimundo Anderson Carvalho Meireles, [e-mail]¹

Caetano Chaves Lobato, [e-mail]¹

David da Silva Foinquinos, [e-mail]¹

Roger Barros da Cruz, [e-mail]¹

Arielly Assunção Pereira, [e-mail]¹

 

Faculdade Estácio de Belém, Pará/Brasil,

 

Resumo: Este trabalho consiste em relatar e fazer análise de um caso em uma refinaria de alumínio localizada no município de Barcarena/PA. O objetivo principal foi melhorar o desempenho no sistema de bombeamento de polpa de Bauxita para os filtros Hiperbáricos. Durante o período de avalição as bombas instaladas apresentavam baixo desempenho, em virtude de alguns fatores: oscilação na pressão dos filtros, alto número de paradas corretivas por desgastes operacionais, alto consumo de energia. Por fim, todos esses fatores convergiram em busca de soluções viáveis, por parte dos profissionais da empresa em estudo e isso nos proporcionou elaborar um estudo para justificar quais os principais parâmetros construtivos da bomba de polpa possuem influência em projetos de melhorias de eficiência energética, redução de custo operacional e produção estável, nessa área específica. As possibilidades de alcançar tais objetivos estão em aplicar bombas que apresentem a menor perda de energia hidráulica e mecânica e constituída de material de maior resistência mecânica e química, ou seja, deve-se resitir aos ataques dos compostos quimicos da bauxita.  

 

Palavras-chave: bomba centrífuga, minério de bauxita, eficiência da bomba, eficiência energética. 

 

1. INTRODUÇÃO

 

Este estudo consiste em relatar um caso, o qual uma mudança de uma bomba de polpa de uma empresa mineradora, trouxe grandes benefícios ao sistema de bombeamento e redução no custo operacional da bomba em função da redução no consumo de energia elétrica, peças sobressalentes e mão de obra decorrente das manutenções corretivas. Os filtros hiperbáricos são alimentados com minério de bauxita imerso em água, este possui a função de retirar uma parte da umidade da polpa de minério. Atualmente os filtros Hiperbáricos sofrem com algumas interferências em virtude da instabilidade da bomba de polpa instalada, como por exemplo: possuem muitas oscilações na vazão e aumento de umidade da bauxita o que gera problema em manter uma produção de aproximadamente 27000 ton/dia de bauxita com percentual de umidade ≤14%. Tal problema é ocasionado pela bomba de polpa, esta tem a função de bombear a polpa de bauxita até o filtro Hiperbárico, no entanto, apresenta alta taxa de manutenção não programada, aumento de troca de sobressalentes, alto custo com mão de obra e elevado consumo de energia pelo motor de acionamento.

Com isso propõem-se analisar a partir da necessidade de vazão e carga manométrica, quais as principais características das bombas influenciam no rendimento e melhora na eficiência energética, como folga entre o rotor e a carcaça, material em contato com a polpa pode influenciar no rendimento da bomba. Explicando como uma seleção adequada de materiais para o projeto de acordo com as características do fluído e sólidos em suspensão pode reduzir o custo com manutenção dessas bombas.

O equipamento o qual era utilizado antes da mudança para o novo modelo de bomba era com carcaça revestida de borracha natural e rotor de aço carbono alto cromo. As condições operacionais antes da mudança caracterizava-se por baixo rendimento, grande número de manutenções corretivas e elevado consumo de energia elétrica.

Porém, a diferença da bomba de polpa anterior para a atual estende-se além do material utilizado, pois o diâmetro do rotor é maior, pressão interna maior nos filtros, maior eficiência e menor potência de acionamento da bomba. Essas mudanças foram a solução para a troca excessiva de peças, consumo de energia e o aumento da capacidade volumétrica de polpa de bauxita que alimentam os filtros Hiperbáricos. A solução tornou-se tão proveitosa, que o rendimento dos filtros elevou-se consideravelmente, possibilitando o aumento de pressão de trabalho.

 

1. METODOLOGIA

O estudo deve partir de uma análise bibliográfica dos principais parâmetros impactantes no projeto de perfil da pá de rotor para bomba centrífuga e quais os parâmetros a serem adotados em um projeto de rotor para melhorar a eficiência. Com isso faz-se uma análise do estado de operação da bomba atual e busca-se no mercado uma possível substituição por modelos diferentes que contemple melhorias significativas.

1. Função e como operam as bombas

As bombas, ao receber energia mecânica, possuem a função de transforma-la em energia cinética e/ou pressão, ou seja, aplicar essa energia ao fluído para elevar sua velocidade e/ou pressão, esse processo é realizado através do impelidor. A depender da geometria do canal do rotor, este pode acelerar ou aumentar a pressão do fluído na saída do rotor. Nas máquinas de fluxo de ação o fluído não tem alteração na energia de pressão, já as máquinas de reação possuem a geometria de um difusor e nesse caso tem-se o aumento da pressão e diminuição da velocidade do fluído. Um exemplo de máquina de reação são as bombas centrífugas, (HENN, 2006).  

O rotor ao entrar em movimento rotativo, e devido ao formato das pás, retira partícula de fluído da região de entrada das pás e com isso provoca, na entrada da bomba, uma região de baixa pressão, a qual será novamente preenchida com fluído, o reservatório de sucção deve está em uma pressão maior e como os sistemas tendem ao equilíbrio termodinâmico, um fluxo de fluído constante e permanente é estabelecido enquanto houver operação satisfatória da máquina. Este movimento rotativo do rotor induz forças centrífugas nas partículas que serão impulsionadas para fora. Para evitar desprendimento do fluído que está em contato com as pás e choque na entrada, as pás devem possuir um formato tangenciando a velocidade relativa do fluído conforme estudo teórico de Pfleiderer e Petermann (1979).