As Bombas volumétricas de deslocamento positivo

Trabalho Interdisciplinar Dirigido I – 2013

Centro Universitário UNA – Instituto Politécnico

Bombas Volumétricas de deslocamento positivo

Curso: Engenharia Mecânica – EGM AN-LVB Professor DITIR: Agostinho Gomes da Silva

Nome: Francielly Guimarães,

Resumo - Este trabalho aborda o tema de bombas volumetrias de deslocamento positivo na indústria petroquímica.  A fim de, demonstrar o porquê da escolha deste tipo de bomba para indústria. Onde e apresentado um estudo teórico, realizado a partir de uma vasta pesquisa.

Palavras – chave – Bombeio de cavidade progressiva, bomba de deslocamento positivo.

1. Introdução

As bombas sempre foram um item fundamental para a história da humanidade. Muito antes de 1500 a. C já existiam bombas para irrigação na agricultura.
Uma das primeiras bombas alternativas foi criada por volta de 250 a. C, e era movida por uma roda d'água.
As bombas são de grande importância na história e nos segmentos da indústria petroquímica; sendo utilizado para fazer a sucção do petróleo e o transportá-lo até o lugar determinado para a sua descarga, o que geralmente acontece em dutos.
Existem vários tipos de bombas, que são: as bombas de deslocamento positivo, rotativo, de engrenagens, de parafusos, cinéticas. E elas variam em formas e tamanhos. Sua potência é representada por kw e hp. Antigamente eram acionadas manualmente, porém, com a evolução da tecnologia, são acionadas por motores elétricos.
A intenção deste trabalho é estudar e apresentar o funcionamento e o desenvolvimento de uma bomba volumétrica.

Referencial Teórico

A indústria petroquímica surgiu na década de 1920, nos Estados Unidos, como resultado de pesquisas que visavam á transformação de produtos naturais. Após a segunda guerra mundial, a necessidade de desenvolvimento de produtos sintéticos para substituir os importados, a exemplo da borracha, considerada estratégica, deu maior impulso a essa indústria. Inicialmente concentrou-se na produção de pneus, isolamentos e condutores elétricos; depois aumentou o uso de seus produtos e dinamizou indústrias de vários segmentos. Consolidou-se nos EUA é começou a desenvolver na Europa e Japão, para, posteriormente, chegar á América Latina, já na década de 1960.

Com o surgimento desta indústria houve então a necessidade de novos métodos de elevação artificial, que são mecanismos utilizados durante a vida produtiva dos poços para complementar a energia necessária para elevar o petróleo do subsolo até as instalações na superfície. (Carvalho 1999).

Para isto, a necessidade de selecionar um método adequado, projetar sua instalação e manter a produtividade dos poços, é preciso conhecer as condições do campo e levar em consideração uma série de fatores (Donnelly,1985), tais como:

Características do reservatório: porosidade, permeabilidade, presença de areia, pressão de saturação, pressão e temperatura da formação, e também a propriedades dos fluidos: densidade, viscosidade, fator de encolhimento, pressão de saturação, teor de parafina, teor de areia, composição (tendência formação de incrustações, corrosividade, deposição de parafinas/asfaltenos). (Carvalho, 1999).

São diversos os métodos disponíveis atualmente no mercado para a elevação do petróleo entre eles: bombeio mecânico, bombeio centrifugo submerso, bombeio hidráulico entre outros. Neste trabalho será abordado o bombeio de cavidade progressiva, que consiste em uma bomba do tipo deslocamento positivo, composto de rotor metálico com a forma de um parafuso sem fim e de estator, utilizado para a extração de óleos pesados e viscosos, em poços rasos.                                   

Bombeio de cavidade progressiva com bomba de deslocamento positivo

O bombeio de cavidade progressiva foi inventando por René Moineau em 1920, com a intenção de reproduzir mecanicamente um movimento analógico á peristalse do sistema digestivo do organismo humano. Devido ás suas cavidades seladas –cápsulas , este novo mecanismo foi denominado originalmente por seu inventor como Capsulismo.

O bombeio de cavidade progressiva consiste em uma bomba de deslocamento positivo, composto de um rotor metálico com a forma de um parafuso sem fim e de estator. As folgas existentes entre o rotor e o estator formam os volumes das cavidades. A rotação do rotor produz o deslocamento dos fluidos dentro das cavidades. (Carvalho, 1999).

Esta bomba e constituída de quatro partes principais: cabeça de acionamento, coluna de hastes e de tubos, bomba de fundo (rotor é estator) e outros equipamentos.

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Configuração básica do bombeio de cavidade progressiva

Basicamente, a cabeça de acionamento converte energia proveniente de um motor elétrico ou de combustão interna em movimento rotativo, fornecendo torque á coluna de hastes. Esta, por sua vez, transmite o movimento de rotação á bomba de fundo. E os giros do rotor movimentam os fluidos até a superfície, de forma não pulsante, na vazão desejada, mantendo uma pressão reduzida sobre a formação produtora (carvalho, 1999).

Uma questão fundamental é como fazer para girar a bomba instalada no fundo do poço. Atualmente, o mais usual é produzir o movimento de rotação na superfície através da cabeça de acionamento e transmiti-lo mecanicamente até a bomba, pela coluna de hastes.

As cabeças de acionamento, também denominadas cabeçote, têm a função de fornecer a energia mecânica necessária para movimentar a bomba, na rotação e no torque desejado, bem como sustentar o peso da coluna de hastes carregada de fluidos.

O giro da coluna de hastes provoca uma resultante contrária na coluna de tubos, no sentido anti-horário. Por isto, é de fundamental importância a aplicação do torque adequado durante a instalação da coluna de tubos, para impedir a ocorrência de seu desenroscamento durante a operação do poço. (carvalho, 1999)

Os tubos são submetidos, a esforços de pressão transversal e tração, devendo ser capazes de suporta o peso dos fluidos transportados, além do seu peso próprio.

A bomba de fundo e um componente fundamental do sistema recebem energia mecânica da coluna de hastes e produz o movimento das cavidades em seu interior, por isso a denominação bomba de cavitação progressiva. Conduz os fluidos da admissão para o recalque, fornecendo a pressão necessária para que o petróleo chegue até o ponto de coleta na superfície. (Carvalho, 1999)