Qual bomba está revolucionando a transferência de fluidos em baixa temperatura? Apresentando a Bomba Centrífuga Criogênica

Se você trabalha em setores como processamento de GNL, fabricação de semicondutores ou pesquisa médica, sabe como é complicado movimentar fluidos de baixa temperatura – coisas como nitrogênio líquido, oxigênio líquido ou gás natural liquefeito. Esses fluidos precisam permanecer superfrios, e as bombas normais simplesmente não conseguem lidar com temperaturas extremas sem quebrar ou perder eficiência. Mas ultimamente, uma nova bomba tem chamado a atenção nestes campos: obomba centrífuga criogênica. Supõe-se que resolva os grandes problemas que afetam a transferência de fluidos em baixa temperatura há anos. Mas o que torna esta bomba tão diferente das que usamos antes? Vamos dar uma olhada mais de perto.

Primeiro, vamos falar sobre por que as bombas normais falham quando se trata de fluidos criogênicos. A maioria das bombas é construída com materiais que se tornam quebradiços quando as temperaturas caem abaixo de -100°C, e suas vedações geralmente vazam porque o frio faz com que as peças encolham ou deformem. Isso significa avarias frequentes, desperdício de fluidos e até riscos de segurança – uma vez que alguns fluidos a baixa temperatura podem ser perigosos se escaparem. A equipe responsável pela bomba centrífuga criogênica passou três anos estudando essas questões, conversando com mais de 300 engenheiros e gerentes de fábrica de todo o mundo para descobrir exatamente o que era necessário.

A primeira coisa que consertaram foram os materiais. Obomba centrífuga criogênicausa uma mistura de liga especial – liga de titânio para o impulsor e aço inoxidável com adição de níquel para o corpo da bomba. Esses materiais não ficam quebradiços mesmo em temperaturas tão baixas quanto -269°C (que é próximo do zero absoluto!). Conversei com um técnico de manutenção em uma planta de GNL que usa a bomba há seis meses, e ele disse: "Costumávamos substituir peças da bomba a cada dois meses por causa de danos causados ​​pelo frio. Com esta? Nada está quebrado ainda. É como se ela nem percebesse o frio."

Depois, há o sistema de vedação – provavelmente a maior dor de cabeça com bombas criogênicas regulares. A bomba centrífuga criogênica utiliza um selo mecânico duplo com um circuito de resfriamento integrado. Em vez de a vedação secar ou vazar quando esfriar, o circuito de resfriamento mantém a vedação a uma temperatura constante, para que permaneça estanque. Numa fábrica de semicondutores que visitei, eles costumavam perder cerca de 5% do seu nitrogênio líquido em vazamentos todos os meses. Desde a mudança para esta bomba, essa perda caiu para menos de 0,5%. Isso representa uma enorme economia – o nitrogênio líquido não é barato e seu desperdício aumenta rapidamente.

A eficiência é outra grande vitória. As bombas centrífugas normais perdem muita energia ao movimentar fluidos frios – normalmente, são apenas cerca de 60% eficientes. Mas a bomba centrífuga criogênica tem um impulsor redesenhado (a parte que gira para mover o fluido) que é moldado para funcionar com fluidos espessos e frios. Os testes mostram que é 85% eficiente – o que significa que utiliza menos energia para mover a mesma quantidade de fluido. Um laboratório médico que usa oxigênio líquido para freezers me disse que a conta de energia da bomba caiu 30% desde que eles trocaram. “Não estamos apenas economizando dinheiro”, disse o gerente do laboratório. "Também estamos a utilizar menos eletricidade, o que é melhor para o ambiente. É uma situação vantajosa para todos."

A durabilidade é outra coisa que se destaca. A equipe submeteu a bomba centrífuga criogênica a alguns testes difíceis: 10.000 horas de uso ininterrupto a -196°C (a temperatura do nitrogênio líquido), além de 500 ciclos de aquecimento e resfriamento (do frio à temperatura ambiente e vice-versa) para simular o uso no mundo real. Depois de tudo isso, a bomba ainda funcionava como nova. A maioria das bombas criogênicas regulares duram apenas cerca de 2.000 horas nessas condições. “Costumávamos ter que desligar a fábrica por um dia a cada três meses para substituir as bombas”, disse um gerente de uma fábrica de produtos químicos que utiliza a bomba. "Agora? Faz um ano que não fechamos por problemas com bombas. Isso representa mais tempo de produção, o que significa mais dinheiro para nós."

No momento, a bomba centrífuga criogênica está sendo usada em algumas instalações de grande nome. Um terminal de GNL na Ásia utiliza-o para transferir gás natural liquefeito de tanques de armazenamento para navios – dizem que reduziu o tempo de transferência em 20% porque pode transportar mais fluido mais rapidamente. Um centro de investigação espacial utiliza-a para transportar hidrogénio líquido (que é ainda mais frio que o azoto líquido) para testes de combustível de foguetão, e dizem que a precisão da bomba os ajudou a obter dados mais precisos das suas experiências. “Não podemos permitir erros com combustível de foguete”, disse um pesquisador de lá. “Esta bomba é confiável – sabemos que ela fará exatamente o que precisamos, sempre.”

A equipe por trás da bomba centrífuga criogênica também ainda não terminou. Eles me disseram que estão trabalhando em uma versão menor para laboratórios que precisam movimentar pequenas quantidades de fluidos criogênicos – como laboratórios de biotecnologia que armazenam amostras em nitrogênio líquido. Eles também estão adicionando um monitor inteligente: um sensor que rastreia a temperatura, a pressão e a velocidade da bomba e envia alertas para um telefone ou computador se algo estiver errado. “Queremos tornar o uso ainda mais fácil para as pessoas”, disse o engenheiro-chefe. "Ninguém quer verificar uma bomba a cada hora. Com o monitor, eles podem ver como está a bomba em sua mesa."

No final das contas, a bomba centrífuga criogênica está mudando o jogo porque resolve problemas reais do dia a dia das pessoas que trabalham com fluidos de baixa temperatura. É resistente o suficiente para o frio, não vaza, usa menos energia e dura mais do que qualquer outra bomba existente. À medida que mais plantas, laboratórios e fábricas o experimentam, acho que ele se tornará o padrão para transferência de fluidos criogênicos. Não é apenas uma bomba melhor – está tornando os trabalhos mais fáceis, mais seguros e mais acessíveis. E em setores onde cada pequeno erro pode custar tempo e dinheiro, isso é um grande problema.