Apoiando a revolução da eficiência energética

Os rolamentos magnéticos ativos da SKF são componentes-chave na transição e otimização da energia de hoje. Agora eles estão encontrando aplicações nas tecnologias que potencializarão um futuro mais limpo e sustentável.

À medida que o mundo faz a transição dos combustíveis fósseis para alternativas de carbono zero, rolamentos magnéticos ativos estão encontrando novas aplicações nas tecnologias emergentes nessa revolução da eficiência energética. Uma área importante de crescimento futuro provavelmente será na produção e no transporte de hidrogênio.

Enquanto a maior parte do hidrogênio produzido hoje é criado a partir de combustíveis fósseis, o gás também pode ser produzido pela eletrólise da água. Se a energia para esse processo vem de fontes renováveis, o hidrogênio “azul” resultante é uma fonte de energia limpa sem carbono. O hidrogênio tem vantagens potenciais sobre outros geradores de energia em muitas aplicações. Sua densidade energética relativamente alta poderia torná-lo um combustível apropriado para navios, aeronaves e caminhões pesados.

Além disso, a combustão de hidrogênio é uma maneira limpa de gerar as altíssimas temperaturas necessárias para a siderurgia e para outros processos industriais e químicos. O hidrogênio é um ingrediente-chave para combustíveis líquidos sintéticos que poderia ser uma substituição de baixo carbono para alternativas à base de combustíveis fósseis.

Embora o gás hidrogênio precise ser liquefeito para transporte e armazenamento, os rolamentos magnéticos ativos oferecem todas as mesmas vantagens aqui que eles fazem em aplicações de hidrocarbonetos. Máquinas turbo eficientes e confiáveis serão um elemento crítico em muitos dos modelos propostos para a produção de hidrogênio verde. Eles incluem o uso de fazendas solares gigantes em locais desertos, como no Oriente Médio e na Austrália, e produção localizada perto de parques eólicos.

Mais crescimento em armazenamento

Outra área de crescimento potencial para rolamentos magnéticos é a captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS). Este grupo de tecnologias foi projetado para manter as emissões de gases de efeito estufa fora da atmosfera, coletando CO2 na origem e contendo-o em locais de armazenamento adequados, como depósitos explorados de petróleo e gás. Assim como o hidrogênio, muitas tecnologias CCUS dependem de compressores eficientes e em larga escala.

A tecnologia de hidrogênio “azul” é outra área onde há um desenvolvimento extremamente ativo em andamento. Esta abordagem combina a produção convencional de hidrogênio com a CCUS, criando uma maneira de fazer uso contínuo dos recursos convencionais de combustíveis fósseis, ao mesmo tempo em que mitiga seu impacto nas mudanças climáticas na fonte. O setor de hidrogênio azul precisará de muito equipamento turbo eficiente para lidar com os fluxos de gás de entrada, hidrogênio de saída e CO2.

A transição dos combustíveis fósseis convencionais para alternativas de baixo e de zero carbono é esperada que seja a mudança mais significativa no sistema energético global nos últimos séculos. A transição exigirá mudanças fundamentais dos produtores de energia, dos consumidores de energia e da sociedade em geral. Também precisará de muitas máquinas rotativas limpas e eficientes. Os rolamentos magnéticos ativos oferecem aos fabricantes de equipamentos uma solução comprovada, confiável e robusta para alguns dos principais desafios técnicos que enfrentam hoje em dia.

Os compressores de gás submarino são uma parte vital mas oculta do sistema energético global atual, permitindo o aumento da produção de gás a partir de poços submarinos existentes. Instaladas no fundo do mar abaixo de centenas de metros de água, essas poderosas máquinas empurram o gás natural de poços submarinos através de dutos que o entregam a instalações receptoras em terra. Eles operam 24 horas por dia, 365 dias por ano, com pouca oportunidade de inspeção, manutenção ou de reparo.

Muitos poços submarinos estão se esgotando porque estão perdendo pressão. Com o uso de rolamentos magnéticos ativos em plataformas e em aplicações submarinas, diminuímos o impacto ambiental tanto do ponto de vista da construção quanto operacional. Este gás adicional permitirá uma transição mais suave para uma energia mais verde.

Os equipamentos que operam em condições tão extremas exigem engenharia altamente especializada. E os rolamentos estão entre as partes mais críticas do design do compressor submarino. Os fabricantes precisam de um rolamento que possa operar em altas cargas e velocidades, pode oferecer uma vida útil de décadas e funcionar sem a necessidade de ajuste ou lubrificação após a instalação.

Uma opção atraente

Para muitos dos principais produtores mundiais de equipamentos submarinos, a solução preferida para tais aplicações é a tecnologia de rolamento magnético ativo da SKF. Os rolamentos magnéticos ativos são construídos parecidos como um motor elétrico. A carcaça do rolamento incorpora um estator, contendo várias bobinas de cobre. Em uso, uma corrente elétrica percorre cada uma dessas bobinas, criando um campo magnético. Este campo atrai componentes do rotor fixados no eixo da máquina, retirando-o do contato com a carcaça.

À medida que o eixo gira, a tecnologia proprietária de detecção de posição rastreia sua localização precisa, e um sistema de processamento de sinal de alta velocidade ajusta continuamente a corrente que flui para as bobinas do estator. Isso mantém o eixo flutuando dentro do rolamento, com uma folga de 0,15 a 0,5 milímetros, dependendo da aplicação.

Como não há contato entre as partes rotativas e estacionárias do rolamento, os rolamentos magnéticos não estão sujeitos ao desgaste mecânico, e não há necessidade de um sistema de lubrificação. Esses são os ingredientes certos para uma vida útil longa e livre de manutenção. Os rolamentos magnéticos ativos da SKF estão em operação contínua em aplicações submarinas desde 2015, e sua vida típica projetada é de mais de 30 anos. Algumas máquinas turbo construídas na década de 1980 têm rolamentos magnéticos que estão em uso até hoje.

Frio, limpo e robusto

Rolamentos magnéticos ativos oferecem muitas outras vantagens além de sua longa vida. Por não necessitarem de lubrificação, não há risco de vazamentos de lubrificantes que possam contaminar fluidos de processo ou poluir o meio ambiente. E os rolamentos magnéticos ativos podem operar a temperaturas muito baixas ou muito altas, sem a necessidade de sistemas de aquecimento ou resfriamento elaborados para proteger o lubrificante.

Isso pode levar a uma economia significativa de energia. No caso de um expansor turbo de 6 MW usado em um processo petroquímico, os rolamentos convencionais consomem de 50 a 100 kW de potência para operar os sistemas de aquecimento e de resfriamento e as bombas lubrificantes. Quando o fabricante mudou para expansor turbo de rolamentos magnéticos ativos da SKF, a solução de rolamento magnético ativo tem uma perda de energia que é pelo menos 10 vezes menor do que a solução de rolamento de filme lubrificante.

O sistema de controle ativo em um rolamento magnético também pode compensar automaticamente as cargas de processo ou o desequilíbrio na máquina. E os dados coletados pelo controlador de rolamento atuam como um sistema integrado de monitoramento de condições, fornecendo aos operadores informações valiosas sobre vibrações, que podem ser usadas para diagnosticar problemas ou prever possíveis falhas.

Os rolamentos magnéticos ativos são usados em muitas indústrias diferentes hoje. Eles encontraram um ajuste perfeito onde quer que as operações limpas, silenciosas e confiáveis a longo prazo sejam prioridades elevadas. Aplicações comuns para rolamentos menores incluem bombas à vácuo micromolecular de alto desempenho para fabricação de semicondutores, aplicações de resfriamento e cortadores de nêutrons.

Enorme em energia

Para os rolamentos magnéticos ativos maiores, o setor de energia se tornou o mercado mais importante nos últimos 10 anos. Grande parte do crescimento da demanda tem sido impulsionada pela evolução do mercado de petróleo e gás, especialmente com a exploração de reservas de gás submarinos em águas mais profundas e locais cada vez mais remotos.

A tecnologia de rolamento magnético também está sendo usada em uma gama de aplicações de energia em terra. O gás natural liquefeito (GNL) transformou os mercados de energia nos últimos anos, uma vez que os navios que transportam GNL criam uma ligação vital entre produtores e clientes em mercados muito distantes para serem atendidos por um gasoduto. Os rolamentos magnéticos ativos são agora amplamente utilizados na eliminação de queima de gás e na otimização do transporte de GNL com sistemas de evaporação avançados equipados com motores elétricos de alta velocidade em rolamentos magnéticos. Estes motores da SKF podem girar até 60.000 r/min e têm potências de até 1 MW. Os rolamentos magnéticos também são encontrados nos expansores turbo usados para aumentar a eficiência energética, bem como para maximizar a produtividade em aplicações de hidrocarbonetos e outros processamentos de gás, como hidrogênio, separadores de ar e aplicações petroquímicas.