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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo e Concepção de Rotores de Disco para Bombeamento de Fluidos Abrasivos
Alternate title (s): Design of bladeless impelers for pumping fluids containing abrasive particles
Author: Figueira Júnior, Edson Alves
First Advisor: Carvalho, Solidônio Rodrigues de
First coorientator: Borges, Valério Luiz
First member of the Committee: Santos, Daniel Dall'Onder dos
Second member of the Committee: Franco, Sinésio Domingues
Third member of the Committee: Chaves, Arthur Pinto
Fourth member of the Committee: Moura Jr, José dos Reis Vieira de
Summary: Bombas centrífugas de pequeno e grande porte são equipamentos comumente encontrados nas indústrias de extração e processamento de minerais. Companhias como a Vale, CBMM, Kinross, Anglo American, entre outras, despendem grande parte de seus recursos financeiros na manutenção, conservação e substituição das partes mecânicas de equipamentos, tais como carcaças e rotores usados no bombeamento de polpa mineral. O problema é que as partículas sólidas quando em contato com os rotores e carcaças geram intenso desgaste. Nesse sentido, diversos autores vêm propondo novas ligas metálicas para aprimorar as propriedades e aumentar a resistência mecânica destes equipamentos. No presente trabalho os estudos estão voltados para a fluidodinâmica e a interação fluido/estrutura durante o bombeamento de polpa mineral. Assim, foi desenvolvida uma bancada experimental para bombeamento de fluido com abrasivo em laboratório. Além disso, baseado nas obras e em patentes de Nikola Tesla, foram projetados e desenvolvidos modelos alternativos de rotores, denominados rotores de disco. Tais rotores foram projetados para serem compatíveis com bombas comerciais visando facilitar a substituição. Testes em laboratório demonstraram que os rotores desenvolvidos possuíam durabilidade 2 vezes superior aos convencionais. Além disso, verificou-se que os rotores de disco podem ser adaptados para operarem com vazões e alturas manométricas compatíveis àquelas identificadas nos rotores convencionais. Finalmente, espera-se que os dados gerados no presente trabalho possam motivar as empresas do setor de mineração a investir ainda mais em P&D. Pois, acredita-se que só assim será possível reduzir a manutenção e os custos no bombeamento de polpa mineral.
Abstract: Centrifugal pumps are commonly used in mining industries, such as Vale, CBMM, Kinross, and Anglo American. However, due to the presence of abrasive particles in the mineral pulp, these pumps’ casing and impellers readily wear out. As a result, the companies have to devote a lot of their financial resources in these pumps’ maintenance and in replacing their damaged mechanical parts. To solve this issue, some researchers have been proposing novel metal alloys to improve centrifugal pumps’ properties and mechanical endurance. In an attempt to explore a new approach, this study focuses on fluid dynamics and fluid/structure interactions during mineral pulp pumping. An experimental bench was developed to simulate, in laboratory conditions, the pumping of an abrasive pulp. Based on previous reports and published Nikola Tesla’s patents, alternative impellers, called disc impellers, were designed and manufactured. These disc impellers were compatible to standard commercial pumps to facilitate their use. Laboratory trials demonstrated that disc impellers were twice more durable than conventional ones and could operate under similar conditions of flow and head height. It is expected that the findings obtained in this study motivate mining industries to invest in R&D, which is believed to be the best way to reduce pumps’ need for maintenance and costs of mineral pulp pumping.
Keywords: Rotor de Disco
Disc impellers
Bombeamento de fluido abrasivo
Pumping of abrasive fluid
Bomba de disco
Disc pump
Bombeamento de polpa
Slurry Pump
Engenharia mecânica
Bombas centrífugas
Rotores
Desgaste mecânico
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: FIGUEIRA JÚNIOR, Edson Alves. Estudo e Concepção de Rotores de Disco para Bombeamento de Fluidos Abrasivos. 2017. 100 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.802
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.802
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22716
Date of defense: 23-Feb-2017
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