- Estudo de caso
- Um aumento da viscosidade no processo causou problemas de vazão em bombas de duplo diafragma acionadas a ar (AODD)
- Desgastes nas sedes e esferas resultaram em vazamentos
- Bombas de mangote Bredel 65 superaram os dois problemas, fornecendo uma eficiência constante
Bombas de mangote Bredel 65 da Watson-Marlow Fluid Technology Solutions estão agora fornecendo eficiência constante em processos com moinhos de esfera em uma grande planta de baterias na China. No passado, a moagem por esferas estava sendo comprometida pelo baixo desempenho de uma bomba de duplo diafragma acionada a ar (AODD) usada na recirculação de pasta de alta viscosidade. Vazões reduzidas e vazamentos estavam prejudicando a produção anual de cerca de 200 milhões de baterias, cerca de 50% delas baseada em tecnologia de materiais de fosfato de lítio-ferro (LiFePo4) As bombas AODD foram substituídas por modelos Bredel 65, que estão proporcionando desempenho máximo, sem problemas de desgaste.
Desafios do setor
Os comunicados recentes de fabricantes automotivos, inclusive BMW e Volkswagen, indicando que irão se dedicar ao desenvolvimento de veículos elétricos estão criando em uma demanda sem precedentes por baterias de íon-lítio. É previsto que a demanda global por baterias será o dobro em 2021, e a procura por baterias de íon-lítio aumente em 10 vezes até 2040. Muito dessa demanda extra será colocada sobre a China, detentora já de 55% da produção global de baterias de íon-lítio. Segundo a Bloomberg New Energy Finance, é esperado que esse número alcance 65% até 2021, quando as maiores plantas deverão estar alcançando uma capacidade conjunta de produção de até 120 gigawatt-hora por ano.
Devido a suas características de longa vida útil, densidade de energia impressionante e segurança inerente, as baterias de LiFePo4 (geralmente conhecidas como LFP) estão sendo cada vez mais as escolhidas para aplicações como carros elétricos e iluminação de jardins solares e de segurança. A técnica de produção de fosfato de lítio-ferro mais utilizada no momento é a moagem mecânica de pós em moinhos de esferas para garantir uma dispersão de partículas fina e uniforme, a qual não pode ser conseguida por meio de métodos convencionais de metalurgia de pó.
Problema do cliente
O moinho de esferas da planta de baterias na China tem que moer LiFePo4 até níveis de mícron, com a pasta recirculando por um período de mais de 72 horas. Até recentemente, o processo utilizava bombas AODD, mas o aumento da viscosidade da pasta até 5.000 cP durante a moagem resultava na redução do fluxo e diminuição da eficiência.
Um outro problema da planta, que foi construída em 2001 e emprega cerca de 150 pessoas, era a natureza abrasiva da pasta, que contém de 10 a 15% de sólidos em água quando o processo é iniciado. Como consequência, o desgaste das sedes e esferas das bombas AODD estava levando a vazamentos, o que causava tempos de parada e reparos, e despesas associadas a tais fatores.
Solução otimiza a eficiência
A troca para as bombas de mangote Bredel 65 mostrou que elas não tiveram redução da capacidade, fazendo com que a eficiência do ciclo de produção seja agora constante. As bombas Bredel não são afetadas pela viscosidade da pasta, uma vantagem fundamental para um setor em que a demanda por baterias de íon-lítio está prevista para explodir nos próximos cinco anos. As bombas operam a 20 rpm ininterruptamente (24/7) e são parte de um processo controlado por computador. Há uma pressão de entrada positiva no lado de sucção das bombas, e a pressão de descarga chega no máximo a 3 bar.
O projeto único de acoplamento direto das bombas de mangote Bredel para serviços pesados combina o desenho compacto de bombas de acoplamento curto com a confiabilidade e simplicidade de bombas de acoplamento longo. As bombas Bredel usam rolamentos para serviços pesados no rotor, eliminando cargas suspensas e ao mesmo tempo alinhando as engrenagens ultra compactas e de alto torque diretamente à carcaça da bomba e protegendo-as com uma inovadora zona de buffer.
Outros recursos importantes das bombas Bredel incluem capacidade de altura de aspiração de até 9,14 m, funcionamento a seco e autoescorvamento. Adicionalmente, elas são ideais para produtos de alta viscosidade e trabalham com pastas abrasivas sem apresentar problemas. É muito importante lembrar que elas não têm vedações, êmbolos, diafragmas, gaxetas, rotores imersos, estatores ou pistões que possam vazar, entupir e corroer ou tenham que ser trocados.
Por fim, a estabilidade da vazão e os longos intervalos de manutenção das bombas Bredel permitem que as plantas de baterias cumpram as programações de entrega planejadas.
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