Avaliação energética, ambiental e econômica de bombas de cavidades progressivas com rotores produzidos a partir de diferentes materiais

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Souza, Marcelo Angelo Taparello de
• Orientador(a): Moraes, Carlos Alberto Mendes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Vale do Rio dos Sinos
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Departamento: Escola Politécnica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Tintometria; Bomba de cavidades progressiva; Eficiência energética; Usinagem; Turbilhonamento; Impacto ambiental
• Palavras-chave em Inglês: Tinting; Progressive cavity pump; Energy efficiency; Machining; Whirling; Environmental impact
• Área do conhecimento CNPq: ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica
• Link de acesso: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/8384

As bombas de cavidades progressivas (BCPs) surgiram em 1920, são equipamentos recentes comparadas as demais tecnologias de recalque de fluido. Em 1970 iniciou-se sua utilização na elevação artificial de petróleo, onde experimentaram um salto significativo de reconhecimento tecnológico e o despertar para outras aplicações na indústria. Entre elas, a partir de 2000, em máquinas dosadoras da indústria tintométrica para dosagem de colorantes. Esta aplicação dificilmente totaliza cem horas de uso ao longo da vida útil da BCP. No entanto, em aplicações da indústria em geral, bombas trabalham por milhares de horas, muitas vezes em condições severas, recalcando fluidos abrasivos, operando em altas pressões, sofrendo ataque químico. Neste contexto, materiais alternativos foram explorados para componentes de BCPs utilizadas na tintometria, dada a baixa exigência que experimentam. Este trabalho, através de uma metodologia com foco experimental, realizou uma avalição energética, ambiental e econômica de quatro materiais distintos para o rotor de uma BCP: o tradicional aço revestido ao cromoduro, PA6, PEEK e alumínio Liga 6082. Foi construído um equipamento para os testes experimentais e foram obtidas as curvas características de cada BCP, avaliado o consumo de energia elétrica, desgaste de rotores e estatores e eficiência energética da bomba. O processo de fabricação dos rotores passou por medição de energia elétrica e insumos. Por fim, aplicaram-se as ferramentas de gestão ambiental P+L e AICV, auxiliada pelo software CES EduPack, e os rotores passaram por avaliação econômica. Os quatro materiais estudados para o rotor, atenderam as exigências do ponto de vista de durabilidade no cenário de aplicação na indústria tintométrica, não apresentando falha de inviabilidade funcional do equipamento ao final do período de testes, ou seja, perda de estanqueidade em repouso. Os resultados mostraram que os polímeros estudados não registraram incompatibilidade com o fluido de trabalho. Não foi identificado desgaste significativo nos pares estator-rotor e o tempo de vida mínimo não desafiou a integridade dos componentes. A melhor e pior eficiência energética das BCPs foram com rotores de Liga 6082 e PA6, respectivamente, apresentando diferença de 22,5% de consumo de energia elétrica. Entretanto, o rotor de PA6 apresentou a melhor eficiência energética e ambiental no processo de fabricação, além de ser o único passível de usinagem a seco. Todos materiais propostos registraram melhorias econômicas, onde os rotores de Liga 6082 e PA6 ultrapassam 90% de redução de custo.