Proposta de melhoria de um sistema de bombeamento de caldo clarificado

Este trabalho propõe-se a analisar um sistema de bombeamento de caldo clarificado para a fabricação de açúcar em uma usina localizada no interior do estado de São Paulo. O sistema consiste em 3 bombas centrífugas ITAP 150-330, operando com o rotor em sua rotação máxima permitida e instaladas em paralelo, com o abastecimento proveniente de um tanque não pressurizado, mantendo-as em operação afogada. A análise se mostrou necessária devido ao aumento da demanda de vazão. Atualmente, o sistema fornece 400 m³/h com duas bombas em operação, sendo necessário aumentar a capacidade de bombeamento para 800 m³/h para o próximo processo fabril, utilizando apenas 2 bombas. O plano de ação provisório para aumentar o bombeamento é manter as 3 bombas em operação, porém essa decisão não pode ser definitiva, pois além de sobrecarregar o sistema de bombeamento, essa configuração provisória ainda não atende à demanda requerida. Para solucionar esse problema, foi analisado o funcionamento da configuração atual e considerada a possível troca das bombas industriais, através de cálculos de dimensionamento de aplicação de bombas, como adaptação da curva característica devido às mudanças na rotação do rotor, diâmetro do rotor e fluido bombeado, além dos cálculos para verificar a existência de cavitação e o ponto de funcionamento. Como análise complementar, foi investigada a preferência de fluxo na tubulação utilizando a ferramenta de simulação de elementos finitos Ansys Fluent. Após análise das bombas atuais nesta aplicação, verificou-se que elas não conseguem atender à demanda requerida, onde 2 bombas fornecem uma vazão de aproximadamente 400 m³/h, conforme comprovado empiricamente. Assim, torna-se necessário substituir as bombas. Após análise das bombas fornecidas pelo fabricante IMBIL, foi encontrada a bomba adequada, a ITAP 150-400, com o rotor rebaixado medindo 315 mm. Além de atender à demanda requerida||essa bomba evita completamente a ocorrência de cavitação, conforme demonstram os cálculos de NPSH. Quanto à análise de preferência de fluxo na tubulação, verificou-se uma preferência de fluxo desprezível, variando entre 3% e 5%. Considerando que um anel de recirculação poderia melhorar o processo, mas causaria um aumento na perda de carga, a troca da tubulação torna-se inviável.