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As modernas plantas de dessalinização por osmose reversa operam com alta capacidade de carga básica e, portanto, a confiabilidade mecânica e a eficiência das bombas de alimentação de membrana de alta pressão merecem consideração minuciosa. Perdas de produção por falha mecânica ou maior consumo de energia devido à menor eficiência hidráulica podem ser fatores significativos nos custos operacionais da usina. Miguel Angel Rivas, gerente de portfólio de produtos da Sulzer Pumps, discute as opções disponíveis.

Nas fases iniciais do projeto Ashkelon, a Sulzer Pumps se comprometeu a desenvolver uma linha de bombas projetada para otimizar custos e dedicada à alimentação de alta pressão para aplicações de osmose reversa de água do mar (SWRO) para plantas de médio e grande porte. A Sulzer Pumps Engineering analisou tanto a aplicação em si quanto quais seriam as tendências futuras do mercado. A abordagem foi construir uma gama de bombas capazes de corresponder às seguintes características principais:

• Capaz de lidar com líquidos frios (água do mar) em uma faixa de fluxos de alimentação entre 600 a 3.000 m3/h

• Alturas diferenciais entre 550 a 740 m

• Entrada de energia entre 1.000 a 6.000 kW

• Pressão de projeto de aproximadamente 100 bar

• Altamente eficiente e com confiabilidade mecânica comprovada em campo

O trabalho de design foi executado em estreita cooperação com alguns dos empreiteiros de engenharia mais estabelecidos no campo da construção de plantas SWRO. Esses novos desenvolvimentos contribuíram para o desenvolvimento de projetos de plantas e para a melhoria da eficiência, confiabilidade e disponibilidade das bombas de alimentação de alta pressão (HP).

Potencialmente, existem dois conceitos de projeto aplicáveis ​​às bombas multiestágio usadas para tarefas de alimentação de alta pressão em aplicações SWRO. Primeiro, o projeto de revestimento dividido axialmente tipo voluta com um único limite de pressão e, em segundo lugar, o projeto de revestimento de anel segmentar tipo difusor com um limite de pressão múltiplo. Na fase inicial de desenvolvimento, ambos os projetos foram considerados para desenvolver as bombas multiestágio necessárias para a faixa de condições de operação mencionada acima em serviços de alimentação de alta pressão. Por fim, optou-se por concentrar os esforços de engenharia na construção axialmente bipartida do tipo voluta, por ser a solução mais adequada.

Em uma segunda etapa, a atual gama de bombas de carcaça de anel segmentar do tipo difusor foi estendida para cobrir fluxos de alimentação de até 900 m3/h para fornecer uma alternativa pré-projetada para instalações de médio porte.

Com base na linha Sulzer MSD, que é usada para atender as indústrias de petróleo e gás e processamento de hidrocarbonetos, o redesenho do MSD para osmose reversa foi realizado usando os seguintes princípios: carcaça bipartida axialmente com impulsores opostos, voluta dupla, montagem na linha central e serviço pesado entre a construção do rolamento.

• Dividido axialmente para um único limite de pressão, linha de centro suportada, revestimento resistente com a capacidade de absorver forças e momentos da tubulação colocada nos bocais (de acordo com API 610) com transmissão adequada deles para a fundação, além de fácil manutenção com fácil acesso às peças rotativas

• Impulsores opostos para equilíbrio hidráulico axial do rotor e bucha de equilíbrio central para fornecer estabilidade dinâmica do rotor e alto grau de amortecimento de velocidades críticas, mesmo quando as peças estão gastas

• Voluta dupla para equilíbrio radial do rotor, que oferece eficiência alta e sustentada

• Trabalho pesado entre a construção do mancal para evitar que o rotor entre em contato com as peças estacionárias de desgaste durante o processo de inicialização ou devido a transientes de fluxo.

Complementando essas principais características de projeto descritas anteriormente, os desenvolvimentos hidráulicos mais recentes da Sulzer Pumps foram adaptados ao MSD:

• Velocidade específica otimizada (nq): nq = 34 para eficiência ótima na maioria dos tamanhos de bomba; outros sistemas hidráulicos nq também são possíveis

• Divisores de fluxo na entrada do impulsor para evitar a recirculação do fluxo interno e proporcionar alta eficiência, mesmo com diâmetros reduzidos