Aplicações de bombas de polpa na indústria de papel: condições de processo, seleção da bomba e compatibilidade de materiais.

A indústria de fabricação de papel envolve muito mais do que a preparação da polpa e a produção de papel. Processos como o manuseio de matérias-primas, a triagem da polpa, o tratamento de águas residuais, a transferência de lodo e o processamento de cargas minerais envolvem a movimentação de líquidos contendo sólidos em suspensão, partículas abrasivas ou materiais fibrosos.

Nessas aplicações, as bombas centrífugas para polpa podem desempenhar um papel importante na transferência de fluidos abrasivos e com sólidos em suspensão. No entanto, nem toda polpa ou líquido de processo é adequado para uma bomba de polpa convencional. A seleção correta depende das propriedades do fluido, incluindo concentração de sólidos, tamanho das partículas, características das fibras, abrasividade, corrosividade e viscosidade.

Este artigo examina onde as bombas de polpa podem ser usadas na indústria de papel, quais tipos de fluidos de processo são adequados para o bombeamento de polpa e como selecionar o tipo de bomba, os materiais da extremidade úmida e o sistema de vedação apropriados.

1. Por que as bombas de polpa são usadas na indústria de papel?

As fábricas de papel lidam com uma grande variedade de fluidos de processo. Alguns contêm água relativamente limpa e fibras curtas, enquanto outros transportam areia, partículas minerais, fragmentos de casca, resíduos de fibras e lodo de águas residuais.

Esses materiais sólidos podem causar desgaste, obstrução e redução da eficiência de bombeamento se a bomba escolhida for inadequada.

Uma bomba de água convencional pode não ser adequada para fluidos que contenham quantidades significativas de sólidos abrasivos. Uma bomba de polpa, por outro lado, é projetada com componentes hidráulicos robustos e materiais resistentes ao desgaste para lidar com misturas complexas de sólidos e líquidos.

Características típicas que podem exigir uma bomba de lama incluem:

• Partículas sólidas em suspensão que podem causar desgaste abrasivo.

• Areia, cascalho e outros contaminantes duros.

• Materiais à base de minerais, como carbonato de cálcio e caulim.

• Águas residuais contendo resíduos fibrosos e impurezas sólidas.

• Lodo com fluidez e características de partículas adequadas.

O principal objetivo de usar uma bomba de polpa nessas aplicações é manter o manuseio confiável de sólidos, reduzindo a manutenção relacionada ao desgaste e o tempo de inatividade não planejado.

2. Principais aplicações de bombas de polpa na indústria de papel

A adequação de uma bomba de polpa varia de acordo com o processo e as características do fluido transportado. As seguintes aplicações merecem ser consideradas.

2.1 Peneiramento da polpa e remoção de areia

Durante a preparação e peneiração da polpa, materiais indesejáveis, como areia, grãos e outros contaminantes pesados, podem entrar no processo.

Essas partículas podem danificar componentes convencionais de bombas, principalmente o impulsor e a carcaça.

Bombas de polpa de alta resistência podem ser consideradas para a transferência de fluxos de rejeitos abrasivos e fluidos adequados com sólidos provenientes de processos de peneiramento e limpeza.

Ao selecionar uma bomba para esta aplicação, os engenheiros devem considerar:

• Concentração de areia e cascalho.

• Tamanho máximo das partículas.

• Dureza e abrasividade das partículas.

• Conteúdo de fibras e potencial de emaranhamento.

• Vazão e pressão de descarga necessárias.

Para fluidos que contenham quantidades significativas de fibras longas, uma bomba projetada especificamente para o manuseio de polpa pode ser mais apropriada do que uma bomba convencional para lama de mineração.

2.2 Tratamento de efluentes de fábrica de papel

O tratamento de águas residuais é uma das áreas de aplicação potencial para bombas de lama em fábricas de papel.

As águas residuais da indústria de papel podem conter fragmentos de fibras, cargas, sólidos em suspensão, areia e outros resíduos do processo. Dependendo da etapa do tratamento, esses materiais podem criar condições abrasivas dentro do sistema de bombeamento.

As bombas de lama podem ser usadas para transferir:

• Águas residuais contendo sólidos em suspensão.

• Sólidos e areia depositados.

• Esgoto contendo fibras com características de fluxo adequadas.

• Lodo abrasivo e resíduos de processo.

A seleção da bomba deve ser baseada no teor real de sólidos, tamanho das partículas, composição química das águas residuais e condições de operação.

Para águas residuais com baixo teor de sólidos e pouco material abrasivo, uma bomba de águas residuais convencional pode ser mais econômica. Uma bomba de lama torna-se mais relevante quando partículas sólidas e desgaste abrasivo são preocupações significativas.

2.3 Transferência de Lodo em Estações de Tratamento de Efluentes de Fábricas de Papel

O lodo é gerado durante diferentes etapas do tratamento de águas residuais, incluindo sedimentação e outros processos de separação sólido-líquido.

Suas propriedades podem variar consideravelmente dependendo do processo de tratamento. Alguns tipos de lodo são relativamente diluídos e bombeáveis, enquanto outros apresentam concentrações de sólidos mais elevadas, maior viscosidade e comportamento de fluxo mais complexo.

Bombas centrífugas para lama podem ser adequadas para determinadas tarefas de transferência de lodo quando o meio apresenta fluidez adequada e não contém fibras longas em excesso ou sólidos de tamanho excessivo.

Antes de selecionar uma bomba, os seguintes parâmetros devem ser avaliados:

• Concentração total de sólidos.

• Densidade e viscosidade da lama.

• Teor de fibras e partículas.

• Temperatura e composição química.

• Vazão necessária e altura manométrica total.

Para lamas altamente viscosas ou não fluidas, bombas de deslocamento positivo podem ser mais adequadas do que bombas centrífugas para lamas.

2.4 Manuseio de areia, brita e resíduos de processo

Areia e outras partículas duras podem entrar nos sistemas de fábricas de papel durante a preparação da matéria-prima, a circulação de água e as operações de limpeza do processo.

Essas partículas podem se acumular em poços de coleta, sumidouros e sistemas de separação.

Quando esses materiais precisam ser transferidos, bombas de polpa de alta resistência podem ser uma solução adequada, desde que o tamanho e a concentração das partículas estejam dentro dos limites hidráulicos e mecânicos da bomba.

Para aplicações que envolvam partículas sólidas maiores, podem ser consideradas bombas para cascalho. A seleção deve levar em conta o tamanho máximo das partículas, a densidade específica, a vazão necessária e as condições de sucção disponíveis.

2.5 Transferência de Carga Mineral e Material de Revestimento

A produção de papel utiliza materiais minerais como carbonato de cálcio e caulim para melhorar as propriedades do papel, incluindo brilho, lisura e imprimibilidade.

Esses materiais são geralmente manuseados como suspensões líquidas.

Como as partículas minerais podem ser abrasivas, a seleção da bomba deve levar em consideração o tamanho, a concentração, a dureza e a compatibilidade química dessas partículas com os materiais da parte hidráulica da bomba.

Bombas de polpa podem ser avaliadas para certas aplicações de transferência de cargas minerais, especialmente onde o desgaste abrasivo é uma grande preocupação.

No entanto, nem todos os materiais de revestimento são adequados para bombas centrífugas de polpa convencionais. Revestimentos altamente viscosos, soluções de amido e formulações químicas especializadas podem exigir outras tecnologias de bombeamento.

3. Quais pastas da indústria de papel são adequadas para bombas centrífugas de pasta?

A presença de sólidos por si só não determina se uma bomba de lama é adequada.

Os fatores mais importantes são as propriedades físicas e químicas do meio.

É fundamental distinguir entre pastas minerais abrasivas e suspensões de polpa fibrosa.

Uma bomba de polpa convencional para serviço pesado é projetada principalmente para lidar com partículas sólidas e misturas abrasivas. Uma bomba de celulose dedicada é projetada considerando as características de fluxo e os requisitos de manuseio de fibras da polpa de papel.

Portanto, uma bomba de polpa não deve ser selecionada automaticamente para todas as aplicações em fábricas de papel que envolvam celulose ou fibras.

4. Como selecionar a bomba de polpa adequada para aplicações em fábricas de papel

Após confirmar que o meio é adequado para bombeamento centrífugo de polpa, o próximo passo é determinar a configuração da bomba.

4.1 Selecione o tipo de bomba de acordo com as condições de instalação e operação.

Diferentes aplicações em fábricas de papel exigem diferentes estruturas de bombas.

Bombas horizontais para lama

Bombas horizontais de polpa para serviço pesado são comumente consideradas para tubulações de processo, transferência de águas residuais, lodo abrasivo e outras aplicações de bombeamento contínuo.

A série AH/AHR é adequada para avaliar aplicações que envolvem misturas abrasivas sólido-líquido, com configurações de extremidade úmida em metal ou elastômero selecionadas de acordo com o meio.

bombas de cascalho

Para aplicações que envolvam partículas sólidas maiores, areia, cascalho ou resíduos grosseiros do processo, pode-se considerar o uso de uma bomba de cascalho.

A série G/GH foi projetada para aplicações exigentes de manuseio de sólidos. O tamanho máximo das partículas e as condições de fluxo necessárias devem ser verificados em relação ao modelo específico da bomba.

bombas de esgoto verticais

Em locais onde líquidos de processo se acumulam em fossas, reservatórios ou tanques subterrâneos, as bombas de reservatório verticais podem ser uma alternativa às instalações horizontais.

A série SP/SV pode ser avaliada para aplicações de manuseio de sólidos submersos.

A série SP não requer uma vedação de eixo convencional ou um sistema de vedação de eixo externo com água, tornando-a útil para determinadas aplicações em reservatórios de óleo.

A seleção final também deve levar em consideração o nível do líquido, a profundidade de submersão, o acúmulo de sólidos e a possibilidade de emaranhamento das fibras.

4.2 Considere a concentração de sólidos, o tamanho das partículas e as características das fibras.

A concentração de sólidos é um parâmetro de seleção importante, mas não deve ser considerada isoladamente.

Duas suspensões com a mesma concentração de sólidos podem apresentar características de bombeamento muito diferentes devido às diferenças em seus tamanhos, formatos, densidades e teores de fibras.

Por exemplo:

• Águas residuais contendo areia exigem atenção à resistência à abrasão e à passagem de partículas.

• Suspensões minerais finas exigem a consideração da concentração de sólidos, da viscosidade e do desgaste.

• Efluentes contendo fibras exigem atenção à passagem do impulsor e à possibilidade de acúmulo de fibras.

• A polpa fibrosa altamente concentrada pode exigir equipamentos especializados de bombeamento de polpa.

A bomba deve ser selecionada com base no meio real, e não em uma classificação geral de concentração.

4.3 Calcule a vazão necessária e a altura manométrica total.

A vazão necessária e a altura manométrica total são parâmetros fundamentais para a seleção da bomba.

Os engenheiros devem considerar:

• Vazão operacional necessária.

• Altura de elevação estática.

• Comprimento e diâmetro da tubulação.

• Perdas por atrito e resistência local.

• Número de curvas, válvulas e conexões.

• Alterações nas condições de funcionamento.

Para pastas abrasivas, a velocidade na tubulação deve ser suficiente para evitar a deposição indesejada de partículas, mas velocidades excessivas podem aumentar o desgaste e o consumo de energia.

O ponto de operação da bomba deve ser avaliado em relação à curva real do sistema, em vez de ser selecionado apenas com base na vazão nominal da bomba.

5. Como escolher materiais para a extremidade úmida de pastas de papel em fábricas de papel

A seleção de materiais é crucial, pois os fluidos utilizados no processo de fabricação de papel podem conter sólidos abrasivos, produtos químicos corrosivos ou ambos.

O material apropriado depende do mecanismo de falha predominante.

5.1 Liga de alto cromo

O ferro branco com alto teor de cromo é comumente usado em componentes de bombas de polpa expostos a partículas minerais abrasivas.

Pode ser considerado para aplicações que envolvam:

• Areia e cascalho.

• Partículas minerais duras.

• Efluentes abrasivos.

• Certas suspensões de cargas minerais.

A liga com alto teor de cromo oferece boa resistência à abrasão, mas não é uma solução universal para ambientes quimicamente agressivos.

Sua resistência à corrosão deve ser verificada levando em consideração o meio, a temperatura e a composição química reais.

5.2 Borracha Natural e Outros Elastômeros

Componentes de bombas de polpa revestidos de borracha podem ser considerados para certas aplicações que envolvem partículas finas e condições químicas adequadas.

Podem ser adequados para determinados tipos de águas residuais com partículas finas e suspensões minerais.

No entanto, a compatibilidade da borracha depende do tamanho e da forma das partículas, da temperatura e da exposição a produtos químicos.

Partículas grossas ou pontiagudas, altas temperaturas e produtos químicos incompatíveis podem limitar o uso de materiais elastoméricos.

5.3 Aço inoxidável e ligas resistentes à corrosão

Alguns fluidos utilizados no processo de fabricação de papel contêm produtos químicos ácidos ou alcalinos, cloretos e outras substâncias corrosivas.

Nessas aplicações, a resistência à corrosão deve ser avaliada juntamente com a resistência à abrasão.

Aço inoxidável, aço inoxidável duplex e outras ligas resistentes à corrosão podem ser consideradas, dependendo de:

• Valor do pH.

• Concentração de cloreto.

• Temperatura de operação.

• Composição química.

• Condições oxidantes ou redutoras.

Para fluidos com propriedades abrasivas e corrosivas, a seleção de materiais deve ser baseada nos mecanismos combinados de desgaste e corrosão.

Não se deve presumir que o mesmo material seja adequado para todos os efluentes de fábricas de papel, licor negro, licor verde ou fluxos do processo de branqueamento.

6. Escolhendo o arranjo de vedação de eixo correto

O sistema de vedação deve ser selecionado de acordo com o fluido, a pressão de operação, a temperatura e os requisitos de manutenção.

6.1 Vedação da glândula

As gaxetas de vedação são comumente usadas em aplicações de bombas de polpa de serviço pesado.

Suas vantagens incluem construção relativamente simples e manutenção conveniente.

No entanto, as gaxetas de vedação geralmente requerem lavagem ou lubrificação adequadas para controlar vazamentos e reduzir o desgaste da bucha do eixo.

Para águas residuais de fábricas de papel e lama abrasiva, o sistema de lavagem deve ser projetado de acordo com os sólidos presentes e as condições operacionais reais.

6.2 Selo Mecânico

Os selos mecânicos podem reduzir vazamentos e são adequados para aplicações onde é necessário um desempenho de vedação controlado.

No entanto, partículas em suspensão, fibras e sólidos abrasivos podem afetar as superfícies de vedação.

O material de vedação, o sistema de lavagem e o sistema auxiliar devem, portanto, ser selecionados com cuidado.

6.3 Selo Mecânico Duplo

Para determinadas aplicações corrosivas ou sensíveis ao ambiente, pode-se considerar uma vedação mecânica dupla com um sistema de fluido de barreira ou de amortecimento adequado.

Essa configuração pode proporcionar controle adicional de vazamentos, mas também requer equipamentos auxiliares e monitoramento adequados.

A escolha entre gaxetas e selos mecânicos deve ser baseada nas condições reais de operação, em vez de presumir que um tipo de vedação seja sempre superior ao outro.

Para bombas de poço vertical, o sistema de vedação do eixo deve ser verificado em relação ao projeto específico da bomba. A série SP, por exemplo, não requer uma vedação de eixo convencional.

7. Problemas comuns causados ​​pela seleção incorreta da bomba de polpa

A seleção incorreta da bomba pode levar a custos de manutenção mais elevados, redução da eficiência da produção e tempo de inatividade inesperado.

Os problemas comuns incluem:

Desgaste excessivo dos impulsores e revestimentos

Isso pode ocorrer quando as partículas abrasivas estão mais concentradas ou são mais duras do que o previsto inicialmente, ou quando a bomba opera em condições hidráulicas inadequadas.

Acúmulo de fibras e bloqueio

Fibras longas podem se emaranhar ao redor do impulsor ou se acumular em passagens estreitas se a bomba não for projetada para fluidos fibrosos.

Vazão insuficiente

Dimensionamento incorreto da bomba, subestimação da resistência da tubulação ou falha em considerar as propriedades da lama podem resultar em vazão real insuficiente.

Vazamento de vedação

Lavagem inadequada, partículas abrasivas, seleção incorreta da vedação ou condições operacionais inadequadas podem acelerar o desgaste da vedação.

Alto consumo de energia

Bombas superdimensionadas, operação longe do ponto de melhor eficiência e resistência excessiva na tubulação podem aumentar os custos operacionais.

Para evitar esses problemas, a seleção da bomba deve ser baseada em dados precisos do processo e nas propriedades reais do fluido transportado.

8. Quais informações são necessárias para a seleção de bombas de polpa em fábricas de papel?

Ao solicitar um orçamento para uma bomba de lama, fornecer informações operacionais completas ajuda o fabricante a avaliar a aplicação e recomendar uma configuração adequada.

As informações a seguir são particularmente importantes:

Para aplicações que envolvem partículas abrasivas, a dureza e a forma das partículas também são úteis.

Para meios fibrosos, o comprimento da fibra e o potencial de emaranhamento devem ser esclarecidos.

Para fluidos de processo corrosivos, a composição química e a temperatura de operação são essenciais para a seleção de materiais adequados para a extremidade úmida e sistemas de vedação.

9. Soluções de bombas de polpa da CNSME para a indústria de papel

A CNSME PUMP é especializada em bombas centrífugas de alta resistência para polpas e peças de desgaste para aplicações industriais exigentes.

Para a indústria de papel, as soluções de bombas da CNSME podem ser avaliadas para processos específicos que envolvem águas residuais abrasivas, fluidos contendo areia, lodo adequado e transferência de pastas à base de minerais.

Dependendo das condições de operação e dos requisitos de instalação, as seguintes séries de produtos podem ser consideradas:

• AH/AHR Bombas horizontais para lama Indicado para misturas abrasivas sólido-líquido adequadas e águas residuais de processos.

• Bombas de cascalho G/GH: Para aplicações que envolvem partículas sólidas maiores e requisitos exigentes de manuseio de sólidos.

• Bombas de poço vertical SP/SV: Para bombeamento submerso de poços de coleta, sumidouros e tanques contendo fluidos adequados com sólidos em suspensão.

Estão disponíveis configurações de extremidade úmida em metal e elastômero para diferentes condições de desgaste, sujeitas à compatibilidade química e aos requisitos da aplicação.

Para polpa de fibra longa, polpa de alta consistência, revestimentos altamente viscosos e líquidos de processo quimicamente agressivos, a aplicação deve ser cuidadosamente analisada para determinar se uma bomba centrífuga de polpa convencional é adequada ou se é necessário um equipamento de bombeamento especializado.

Ao compreender o meio fluido e as condições de operação reais, a CNSME pode ajudar a avaliar as configurações adequadas de bombas de polpa para aplicações em fábricas de papel.

Contate a bomba CNSME

Se você procura uma bomba para polpa para um sistema de tratamento de efluentes de fábrica de papel, polpa de processo abrasivo, fluido contendo areia ou aplicação de transferência de lodo, entre em contato com a CNSME PUMP e informe seus parâmetros operacionais.

Nossa equipe pode analisar as características do fluido, a vazão necessária, a altura manométrica, o arranjo de instalação e os requisitos de materiais para avaliar uma solução de bombeamento adequada.