Como funciona a bomba: princípio de funcionamento, características e tipos de dispositivos

Neste artigo, irá descobrir as várias classificações de bombas, incluindo os tipos mais utilizados para aplicações de água e gás. Iremos aprofundar os meandros das bombas de pistão e explorar os princípios operacionais subjacentes às bombas de vórtice, centrífugas e rotativas.

Os tipos de bombas são vastos e variados, com cerca de três mil variações distintas. Estas bombas diferem na sua conceção, no método de funcionamento, nos mecanismos e na forma como fornecem ou extraem fluidos. Em termos gerais, podemos classificar todas as bombas em dois grupos principais: volumétricas e dinâmicas.

Nas bombas volumétricas, o líquido ou gás é expelido como resultado de uma alteração no volume da câmara interna. A bomba de pistão é um exemplo deste tipo. Nestas bombas, o pistão é empurrado para a extremidade da câmara, aspirando a água para a câmara aberta. De seguida, o pistão inicia o seu movimento inverso, reduzindo o volume da câmara e aumentando a pressão da água, fazendo com que esta saia pelo bocal.

Nas bombas dinâmicas, o volume da câmara permanece constante e a água é expelida pela ação dos componentes da bomba. As bombas centrífugas e de vórtice são exemplos comuns deste tipo.

Abaixo estão os principais tipos de bombas:

• Pistão
• Impulsor
• Bombas de palhetas rotativas
• Bombas de engrenagens externas
• Bombas de engrenagem interna
• Cames com rotores em forma de foice
• Impulsor
• Seio
• Parafuso
• Peristáltica
• Tornado
• Radial

De seguida, examinaremos os quatro modelos de bombas mais procurados, fornecendo informações sobre as suas características únicas, conceção e princípios de funcionamento.

Bombas rotativas

As bombas rotativas caracterizam-se pela ausência de uma válvula, sendo a função de vedação do abastecimento de água efectuada pelos rotores.

O princípio de funcionamento das bombas rotativas

A água flui para um lado da bomba e sai pelo outro. A bomba contém dois meios-discos que são cortados num desenho específico. Existe um pequeno espaço entre a largura dos discos e a parede da bomba, que é preenchido com água. É utilizado um motor para acionar os meios-discos, garantindo que estes não se tocam enquanto rodam. O rotor move uma porção de água, selando-a dentro da bomba. Depois, as duas câmaras com água são ligadas e o rotor comprimido aumenta a pressão, empurrando a água para fora da bomba. O rotor regressa então à sua posição original e o ciclo repete-se.

Existem várias vantagens na utilização de modelos rotativos:

• Têm um elevado desempenho
• Não produzem qualquer vibração
• Não produzem ruído durante o funcionamento
• Podem bombear eficazmente substâncias espessas, viscosas e quentes
• Permitem a bombagem inversa da água sem retirar a bomba
• São auto-ferrantes, não necessitando de passos adicionais para começar a bombear água
• Não necessitam de arrefecimento
• Não necessitam de lubrificação
• Reparação dispendiosa
• Caros
• Incompatível com partículas sólidas

As bombas rotativas são normalmente utilizadas em ambientes industriais, principalmente no sector petrolífero, bem como em instalações químicas, marítimas e de processamento de alimentos. Os serviços públicos instalam frequentemente bombas rotativas nos sistemas de aquecimento central.

Bombas de pistão

Os modelos de bombas de pistão são muito utilizados tanto em ambientes domésticos como industriais devido à sua versatilidade e eficiência. Estas bombas estão equipadas com duas válvulas, estrategicamente posicionadas na junção entre o corpo da bomba e os tubos de alimentação/descarga de água. O componente principal da bomba é um corpo cilíndrico, que aloja um pistão bem ajustado. Ao pistão está ligado um tubo que, por sua vez, o liga à biela. A biela está ligada a uma manivela, posicionada num dos lados do disco.

O princípio de funcionamento das bombas de pistão

O motor é responsável pela rotação do disco através da manivela. Quando a manivela se move para fora, puxa a biela, que por sua vez move o tubo e o pistão. Esta ação leva a um aumento do volume da câmara, permitindo a entrada de água. Quando a câmara está cheia de água, o disco começa a rodar. Por outro lado, quando a manivela empurra a biela, o tubo e o pistão, o pistão exerce pressão sobre a água, resultando num aumento da pressão e na expulsão da água da bomba.

As bombas de pistão têm várias vantagens importantes:

• São muito fiáveis, uma vez que existem poucas peças susceptíveis de se partirem
• São fáceis de montar
• Não necessitam de lubrificação
• Não é necessário arrefecimento
• No entanto, têm uma eficiência baixa
• Têm também uma capacidade relativamente baixa

As bombas de pistão são normalmente utilizadas em vários sectores, incluindo a indústria alimentar, os sistemas de aquecimento doméstico e a indústria química. A versatilidade das bombas de pistão torna-as adequadas para o manuseamento de substâncias agressivas e explosivas.

Bombas centrífugas

As bombas dinâmicas, conhecidas como modelos centrífugos, utilizam pás para expulsar a água. A estrutura das bombas centrífugas envolve um eixo de rotação ao qual está afixada uma roda com uma quantidade limitada de pás. A totalidade desta engenhoca está alojada num invólucro metálico, sendo a água dirigida para a zona central da roda e saindo depois por um tubo lateral.

Princípio de funcionamento das bombas centrífugas

A água é aspirada para o dispositivo através do tubo de alimentação. A água é então dividida em duas correntes – uma flui para cima e a outra para baixo. Um motor acciona uma roda equipada com lâminas. Estas lâminas impulsionam a água através do tubo de saída, expulsando-a do aparelho.

Vantagens das bombas centrífugas:

• Elevado desempenho
• Alta eficiência (97%)
• Pode tratar grandes volumes de água
• Potentes
• Sem pulsação no abastecimento de água
• Devem estar completamente cheios de água, caso contrário podem ficar encravados
• Sensível à presença de bolhas de ar
• Reparação dispendiosa

Os modelos centrífugos são normalmente utilizados na indústria devido à sua capacidade de tratar grandes volumes de água com elevada eficiência. No entanto, não são tão frequentemente instaladas em casas devido à sua conceção para tarefas intensivas e de grande escala. As bombas centrífugas são ideais para bombear água de fontes pouco profundas, normalmente até 10 metros de profundidade.

Bombas de vórtice

Um dos modelos mais bem classificados. A conceção e o princípio de funcionamento são semelhantes aos das bombas centrífugas. A configuração das bombas de vórtice inclui um eixo de motor com uma infinidade de palhetas/lâminas na sua ponta, alojadas dentro da caixa, através das quais a água entra e sai em direcções opostas.

Princípio de funcionamento das bombas de vórtice

A água é introduzida na bomba por um lado. O motor faz girar as palhetas, fazendo com que os fluxos de água sejam aspirados, selados e deslocados. Este processo cria um vórtice no interior da câmara da bomba, o que ajuda a aumentar o caudal de água. A água é então empurrada para fora através do vórtice e das lâminas do lado oposto. Como resultado, a altura da água à saída é aumentada em 5 a 7 vezes.

Vantagens das bombas de vórtice:

• Desempenho fiável
• Capacidade de tratar os sólidos presentes na água
• Capaz de bombear líquidos corrosivos, gasosos e quentes
• Funcionamento silencioso
• Tamanho compacto
• Preço acessível
• Gera uma elevada pressão de saída da água
• Não é adequado para bombear líquidos viscosos e espessos
• Baixa capacidade
• Baixo consumo de energia
• Baixo rendimento (não superior a 45%)