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AFT Impulse ajuda estação de dessalinização a reduzir paradas e economizar anualmente US$175 mil
AFT Impulse é uma ferramenta muito poderosa de análise de fluxo de fluidos especialmente quando se trata de compreender eventos transientes.
Acompanhe este estudo de caso para entender como uma planta de dessalinização pôde economizar US$175 mil em operações em um ano usando AFT Impulse para resolver seus problemas de paralização.
Fonte: AFT – Applied Flow Technology
Por Equipe N.A Tecnologia
MARCAS: Todos os produtos aqui mencionados são usados somente para fins de identificação, são marcas comerciais e/ou marcas de serviço dos seus respectivos proprietários.
Estudo de Caso: Dimensionamento de uma bomba de reforço com o AFT Impulse ™ evita problemas de contaminação nas instalações de rejeitos
Rupesh Soni (engenheiro de processos sênior da Stone Oil & Gas), foi solicitado para projetar e dimensionar uma bomba “booster” para o reforço da estação de bombeamento de uma planta industrial. O objetivo era aumentar o pico de bombeamento de uma unidade de gerenciamento de rejeitos de 4.650 m3/h (20.500 gpm) para 6.000 m3/h (26.400 gpm).
As lagoas da unidade são um ponto crítico de contenção nas operações de mineração e, como tal, é importante regular seu nível de líquido durante ciclones e estações chuvosas para evitar contaminação ambiental. Para gerenciar o nível de água nessa instalação, a água de processo em excesso (como escoamento de rejeitos ou água da chuva) é bombeada através de uma tubulação emissária de 14,6 km (9,1 milhas) da unidade até um difusor no oceano.
O sistema existente consistia em uma bomba de barcaça flutuante localizada na bacia sul da unidade de gerenciamento de rejeitos, que tinha três bombas flutuantes conectadas em paralelo. O projeto original foi classificado para um escoamento de 4.000 m3/h (17.600 gpm) através da tubulação, o que culmina em uma saída marítima de 100 difusores, que drenam o excesso de água.
Para acomodar necessidades futuras de operação, foi determinado que uma nova estação de bomba deveria ser instalada no meio da tubulação. As novas bombas seriam instaladas ao lado da tubulação terrestre existente, a jusante da estação de válvulas, consistindo em duas bombas operando a 50% em paralelo. As bombas auxiliares não seriam necessárias para operação contínua, sendo operadas apenas quando fosse necessário fluxo adicional para gerenciar o nível da unidade. Na maioria dos casos, a estação de reforço seria contornada pela tubulação em operações normais.
Uma conseqüência do aumento da vazão é o aumento da velocidade do fluido acima da velocidade máxima permitida, atingindo 3,3 m/s (11 pés/s) em comparação com o permitido de 2,4 m/s (7,9 pés/s). Isso exigiu análises hidráulicas transitórias e de estado estacionário usando o AFT Impulse para garantir adequação do projeto da tubulação (Figura 1).
Um modelo de simulação em estado estacionário incorporando as bombas suplementares movidas a diesel foi comparado aos dados da planta fornecidos pelo cliente. Um fator de perda adicional K foi especificado para corresponder o modelo do AFT Impulse com os dados da planta, contabilizando as perdas de pressão no sistema sem modelar um grande número de cotovelos ou acessórios similares. O difusor de emissários marítimos foi modelado como um componente de fluxo geral, ajustando uma única curva de resistência para contabilizar as perdas em todas as saídas individuais.
A pressão de descarga nas bombas temporárias no modelo foi de 645 kPa (93,5 psig) em comparação com os 650 kPa (94 psig) relatados pelo cliente. A vazão da tubulação modelada foi de 4.660 m3/h (20.520 gpm) em comparação com os 4.650 m3/h relatados (20.470 gpm). Essas diferenças foram insignificantes e indicaram concordância positiva entre o modelo de simulação e o sistema de tubulação existente.
Usando o modelo calibrado, Rupesh Soni poderia dimensionar as bombas auxiliares sem interferir na tubulação. Ele testou essas bombas dimensionadas em condições de tubulação com incrustação para garantir que as linhas de gradientes hidráulicos (HGL) fossem suficientes para o fluxo e a carga operacional máxima permitida dos tubos não fosse excedida. Ele também experimentou com outras combinações de bomba para encontrar a vazão máxima possível, infelizmente abaixo da vazão de projeto desejada devido a incrustação na tubulação. A limpeza melhoraria facilmente a vazão máxima.
O AFT Impulse ajudou Rupesh Soni a finalizar a ficha de dados da bomba de reforço, permitiu-lhe analisar a carga máxima de operação da tubulação (MAOH) e garantir que houvesse HGL suficiente. Ele disse que as horas trabalhadas na finalização da ficha de dados da bomba de reforço, instrumentação relacionada e criação de modelos de estado estacionário e transitório para vários cenários foram significativamente reduzidas usando o AFT Impulse.
Por fim, sua análise resultou em custos reduzidos e um cronograma mais curto para o projeto de montante fixo.
Estudo de Caso: Estação de tratamento de água resolve problema de inatividade e economiza até US$ 600 mil com o AFT Arrow™
Maren Deal, com Brown and Caldwell, foi contratada para realizar o projeto de melhorias de processo e confiabilidade em uma estação de tratamento de água. Essa estação opera com capacidade de 240 mil m³/dia de águas residuais. O AFT Arrow foi usado extensivamente para o projeto e o planejamento das atualizações para o sistema de aeração da estação, bem como para a otimização da operação existente.
Sendo a maior estação de tratamento de águas residuais de sua área, esta planta é o ponto principal de todo o sistema de tratamento, fornecendo backup para outras estações vizinhas em casos de fluxos pesados, ou emergências. Devido à sua essencial natureza, a estação teve que permanecer em operação durante o projeto de atualização. Tanques de aeração foram colocados offline em grupos separados para manter a planta operacional, demolindo o equipamento de tubulação de ar existente para ser substituído pelo novo projeto.
“A capacidade de modelar todo o sistema de aeração uma vez e usá-lo para responder diversas perguntas sobre dimensionamento, seleção de equipamentos e sequenciamento de construção foi crítico em permitir que o cliente tome decisões assertivas visando a vida útil da estação.”
À medida que o processo de construção progredia, modelos do AFT Arrow foram usados para determinar em que ordem e quantidade que os tanques de aeração deveriam ser colocados off-line e substituídos. As substituições dos sopradores também foram consideradas para atender à demanda de ar dos novos tanques de aeração enquanto são construídos.
Os tanques de aeração fazem parte de um processo secundário de remoção de nutrientes biológicos que utiliza naturalmente microorganismos para biodegradar a matéria orgânica nas águas residuais. É fornecido ar a esses tanques para fornecer oxigênio para os microrganismos para acelerar a decomposição dos materiais orgânicos e impedir a formação de substâncias indesejadas e subprodutos. Portanto, é importante que haja um constante fornecimento adequado de ar e que seja distribuído aos tanques adequadamente.
Este projeto incluiu a substituição de todos os 11 sopradores, tubulação e instrumentação de aeração em todos os 28 tanques. A Figura 1 mostra o sistema de aeração existente. Este projeto também substituiu equipamentos antigos para criar um sistema eficiente para melhor controle e distribuição do ar enquanto antecipa potenciais expansões da estação no futuro, conforme necessário.
A demanda de ar necessária nos tanques de aeração é determinada pela quantidade de água residual tratada na estação e a sua composição. A estação então atende a essa demanda determinando uma descarga de pressão nos sopradores que é alta o suficiente para fornecer a quantidade desejada de ar.
Quando esse projeto começou, o sistema existente experimentou problemas e tempo de inatividade devido aos sopradores sofrerem condições de pico ou oscilação em meses de temperatura quente. Em condições como estas, a diferença de pressão necessária é muito alta para o soprador fornecer fluxo, geralmente resultando em reversão de fluxo, forçando o desligamento automático do soprador para evitar danos a longo prazo. Esse problema estava causando o temor que quantidade de ar inadequada estaria disponível para o segundo processo de tratamento. Desde que houve atualizações iminentes para o sistema geral, a solução para essa questão deveria ser rentável e de fácil implementação.
Um modelo no AFT Arrow foi desenvolvido para todo o sistema original de aeração. Este modelo foi utilizado para avaliar as operações existentes do soprador com um ponto de pressão de descarga de aproximadamente 0,55 bar. Usando AFT Arrow, Maren Deal foi capaz de determinar se seria possível diminuir o ponto de ajuste da pressão de descarga dos sopradores a 0,50 bar, reduzindo o risco de condições de pico e oscilação. Os resultados do modelo demonstraram que não apenas você poderia diminuir o ponto de ajuste de pressão, mas isso também aumentaria o fluxo de ar em 48.800 Nm³/h, o que equivaleria a aproximadamente 2,5 sopradores adicionais (Figura 2).
Embora a diminuição do ponto de ajuste da pressão tenha sido originalmente considerada para implementação em conjunto com uma das oito outras opções, os resultados do modelo provaram que seria mais do que suficiente para fornecer a capacidade adicional necessária e reduzir o risco de condições de oscilação e pico ocorridas em clima quente. Além disso, uma análise de custos das principais opções determinou que a redução do ponto de ajuste de pressão do soprador economizou para a estação entre US$200 mil e US$600 mil em custos de instalação e capital em comparação com as alternativas.
Maren Deal disse que a capacidade de modelar todo o sistema de aeração uma vez e usá-lo para responder diversas perguntas sobre dimensionamento, seleção de equipamentos e sequenciamento de construção, foi crítico em permitir que o cliente tome decisões assertivas visando a vida útil da estação. O AFT Arrow continuará sendo usado para avaliar o sistema com informações variáveis e sob diferentes fluxos e cenários de tratamento. Deal disse que AFT Arrow é um programa muito versátil e ela espera continuar a explorar seus usos no tratamento de águas residuais.
Brown and Caldwell é a maior empresa de engenharia e construção focada exclusivamente nos setores de água e meio ambiente nos EUA. Criativos projetos e soluções progressivas ajudaram as prefeituras municipais, federais e organizações privadas a superarem seus complexos desafios ambientais. Eles oferecem uma gama abrangente de engenharia, ciência, serviços de consultoria e construção.
Fonte: AFT – Applied Flow Technology
Por Equipe N.A Tecnologia
MARCAS: Todos os produtos aqui mencionados são usados somente para fins de identificação, são marcas comerciais e/ou marcas de serviço dos seus respectivos proprietários.