Visão geral dos principais tipos de bombas e das suas aplicações

Uma bomba é uma ferramenta hidráulica que tem a capacidade de aspirar água, expeli-la e impulsioná-la. Funciona através do aproveitamento da transferência de energia cinética e potencial para o fluido que está a ser bombeado. Existem vários tipos de bombas, que são classificadas com base nos seus parâmetros técnicos. Estes diferentes tipos de bombas de água variam em termos de eficiência, potência, capacidade, altura de elevação e pressão gerada pelo caudal.

Classificação geral

Atualmente, existem mais de 3.000 variedades de bombas, cada uma com a sua própria estrutura e finalidade únicas para satisfazer diferentes indústrias e aplicações. Estas diversas bombas podem ser classificadas em dois grupos: bombas dinâmicas e volumétricas. As bombas volumétricas são concebidas para movimentar substâncias através da alteração do volume das suas câmaras, o que permite o alinhamento dos orifícios de entrada e de saída para facilitar o escoamento do fluido. Esta categoria pode ainda ser subdividida em três tipos: bombas de membrana, bombas rotativas e bombas de pistão.

• As bombas de membrana utilizam uma membrana flexível que se move para a frente e para trás para deslocar a substância.
• As bombas rotativas utilizam mecanismos de rotação para transferir a substância.
• As bombas de pistão funcionam através de pistões alternativos para deslocar a substância.

Por outro lado, as bombas dinâmicas funcionam utilizando forças hidrodinâmicas para impulsionar o fluido através da bomba, com uma ligação contínua entre as portas de entrada e de saída. Exemplos de bombas dinâmicas incluem bombas de jato e bombas de palhetas. As bombas de palhetas, em particular, podem ainda ser classificadas em bombas centrífugas, bombas axiais e bombas de vórtice.

Nas secções seguintes, apresentaremos uma análise mais detalhada de cada tipo de bomba e das respectivas classificações.

Dispositivos rotativos

Uma revisão das bombas de água está a examinar os dispositivos rotativos que se distinguem pela ausência de uma válvula. Em termos mais simples, a bomba de água rotativa funciona empurrando a água para fora. Esta função é conseguida através de um componente único designado por rotor. Funciona da seguinte forma: a água entra na câmara de trabalho e, à medida que o rotor se desloca ao longo das paredes interiores, provoca uma alteração no volume do espaço fechado, resultando na expulsão da água com base nos princípios da física.

Vantagens das bombas rotativas:

• Excelente desempenho;
• Escorva de água sem esforço;
• Permitem o retorno da água;
• Adequada para bombear substâncias com várias viscosidades e temperaturas;
• Geram baixo ruído;
• Sem vibração.

É de salientar que é fundamental garantir a pureza dos líquidos bombeados, pois não são permitidas inclusões sólidas. Além disso, a conceção complexa destas bombas resulta frequentemente em reparações dispendiosas.

A versatilidade das bombas rotativas torna-as ideais para o manuseamento de substâncias agressivas e viscosas, tornando-as muito procuradas em várias indústrias, como a química, petrolífera, alimentar e marítima. No domínio da produção de petróleo, as bombas de parafuso, um tipo de bomba rotativa, são amplamente utilizadas. Além disso, as bombas rotativas encontram aplicação no sector municipal, onde são utilizadas para manter a pressão nos sistemas de aquecimento. Além disso, estas bombas têm a vantagem de não necessitarem de lubrificação ou arrefecimento.

Modelos de pistão

O funcionamento da bomba de pistão baseia-se na utilização de força mecânica para deslocar a água. Este tipo de bomba de água existe há séculos e evoluiu para um dispositivo mais avançado e complexo na sua forma atual. As bombas de pistão modernas possuem uma caixa robusta e ergonómica, uma vasta gama de componentes e ligações flexíveis a fontes de água. Consequentemente, estas bombas têm encontrado aplicações generalizadas tanto em ambientes industriais como em ambientes residenciais.

A bomba é um recipiente cilíndrico metálico que serve de invólucro para os fluidos em movimento. É manipulado fisicamente por um pistão do tipo êmbolo, semelhante a uma prensa hidráulica. O dispositivo funciona através de um movimento recíproco. Quando o pistão se move para cima, cria uma diminuição da pressão do ar dentro da câmara, permitindo a entrada de água. A água entra através de um orifício de entrada com uma válvula que se abre neste ponto. Durante o movimento de retorno, a válvula fecha-se e a aba da porta de saída abre-se, permitindo que o pistão empurre a água para fora. Uma seringa normal funciona segundo um princípio semelhante.

Uma desvantagem deste tipo de trabalho é a distribuição desigual do líquido. Para resolver este problema, são utilizados vários pistões, que se movem de forma periódica para garantir um fluxo consistente.

Outra opção é a utilização de bombas de pistão de dupla ação. Estas bombas possuem válvulas em ambos os lados, permitindo que a água passe várias vezes por todo o cilindro. À medida que o pistão se move, desloca a água dentro do espaço de trabalho, empurrando parte dela para fora da bomba. Esta conceção permite reduzir as pulsações na tubagem. No entanto, o sistema de duplo efeito tem o inconveniente de ser mais complexo, o que pode torná-lo menos fiável.

A principal vantagem das bombas de pistão reside na sua simplicidade e durabilidade, enquanto a sua principal desvantagem é a sua capacidade limitada. Em geral, é possível aumentar a eficiência deste tipo de bomba, mas não é prático, uma vez que outros tipos de bombas são capazes de oferecer capacidades mais elevadas a custos mais baixos para fins de bombagem de água.

O âmbito de aplicação deste equipamento de bombagem é muito vasto. Permite o funcionamento não só com água, mas também com produtos químicos corrosivos e até com misturas explosivas. Devido à sua incapacidade de lidar com grandes volumes de líquido, estes dispositivos não são adequados para projectos de grande escala. No entanto, são muito utilizadas na indústria química. Além disso, podem ser utilizadas para estabelecer um sistema de abastecimento de água autossuficiente para casas de habitação ou para fins de irrigação. Outro sector onde estes dispositivos demonstraram a sua eficácia é a indústria alimentar. Isto deve-se principalmente ao facto de os modelos de pistão serem sensíveis às substâncias que manuseiam.

Dispositivos de membrana

A bomba de diafragma é uma peça inovadora de maquinaria utilizada para transferir líquidos e outras substâncias. Este equipamento de última geração é capaz de tratar tanto meios líquidos como gasosos graças ao seu diafragma único. A membrana move-se para a frente e para trás, alterando o volume da câmara de trabalho num ciclo pré-determinado.

A conceção do dispositivo inclui os seguintes componentes:

• diafragma;
• câmara de trabalho;
• haste para ligar a membrana ao veio de acionamento;
• mecanismo de manivela e biela;
• válvulas de proteção contra o refluxo da substância;
• ligações de entrada e de saída.

Estas bombas podem ser equipadas com uma ou duas câmaras de trabalho. Os dispositivos de câmara simples são mais utilizados, enquanto os de câmara dupla são empregues em situações em que é necessário um maior desempenho.

O processo é efectuado da seguinte forma: quando o aparelho arranca, a membrana é dobrada pela haste, o que aumenta o volume da câmara e cria um efeito de vácuo no seu interior. Este efeito permite a aspiração do fluido. Quando a câmara está cheia, a haste faz regressar a membrana à sua posição inicial, provocando uma diminuição brusca do volume e empurrando o fluido para fora através do tubo de saída. Uma válvula especial fecha automaticamente a entrada para evitar que qualquer líquido ou gás retorne durante o curso de retorno.

Alguns modelos possuem duas válvulas paralelas. Nestes casos, o processo é semelhante, mas existem duas câmaras de trabalho. Em cada batida, a água sai de uma câmara e entra na outra. Estas bombas são consideradas mais eficientes.

Vantagens das bombas de diafragma:

• São capazes de trabalhar com qualquer tipo de meio.
• Têm um tamanho compacto.
• Funcionam silenciosamente.
• ausência de vibrações;
• conceção simples e fiável;
• eficiência energética;
• mantêm a elevada pureza da substância bombeada;
• acessibilidade económica;
• prolongar a vida útil;
• não necessitam de manutenção especializada ou frequente, nem de lubrificação;
• a substituição de peças danificadas pode ser efectuada por um indivíduo sem formação formal;
• altamente adaptáveis.

Com tantas vantagens, não existem desvantagens dignas de nota.

A aplicação das bombas de diafragma é extensa em várias indústrias. No domínio da medicina e da farmácia, são muito utilizadas. Além disso, estas bombas são utilizadas em quintas para máquinas de ordenha. Além disso, desempenham um papel crucial na produção alimentar e são indispensáveis na indústria nuclear. As bombas doseadoras para o fabrico de vernizes e tintas utilizam frequentemente a tecnologia de membrana. Além disso, são úteis na indústria gráfica e noutros sectores que implicam o trabalho com substâncias tóxicas ou perigosas. A excecional resistência à fuga das bombas de diafragma garante o manuseamento seguro de tais substâncias.

Bombas de jato

Os modelos de jato são os dispositivos mais básicos e descomplicados disponíveis. Foram originalmente desenvolvidas em 1800 com o objetivo de remover água ou ar de tubagens médicas, tendo sido posteriormente utilizadas em operações mineiras. Atualmente, a sua gama de aplicações expandiu-se ainda mais.

A bomba de jato é um dispositivo de baixa manutenção com um design simples, composto por quatro componentes: uma câmara de sucção, um bocal, um difusor e um tanque de mistura. O seu funcionamento baseia-se na transferência de energia cinética, eliminando a necessidade de força mecânica. A água é aspirada para a câmara de vácuo da bomba de jato e depois passa por um tubo especializado que conduz a um bocal. À medida que o diâmetro do tubo diminui, a velocidade do fluxo aumenta, permitindo-lhe entrar no difusor e depois na câmara de mistura. Na câmara de mistura, a água mistura-se com um líquido funcional, resultando numa redução da velocidade mas mantendo a pressão.

Existem três tipos principais de bombas de jato: ejetor, injetor e elevador.

1. Uma bomba ejectora transfere apenas substâncias e funciona com água.
2. O princípio de funcionamento da bomba injectora consiste em injetar uma substância, normalmente utilizada para bombear vapor.
3. A bomba elevadora é utilizada para baixar a temperatura do transportador, misturando-o com um líquido funcional.

As bombas de jato são normalmente utilizadas com água, vapor ou gás. Podem também ser utilizadas para misturar diferentes substâncias ou elevar líquidos (função aerolift).

Este tipo de bomba é amplamente utilizado em várias aplicações industriais. Podem ser utilizadas de forma autónoma ou em combinação com outras bombas. A simplicidade do design torna-as adequadas para situações de emergência com paragens de água e combate a incêndios. São também populares em sistemas de ar condicionado e de esgotos. Muitos modelos de bombas de jato estão disponíveis com diferentes bocais.

• Fiabilidade
• Não necessita de manutenção contínua;
• A conceção é simples;
• Pode ser aplicada a uma grande variedade de utilizações.

Em contrapartida, o seu rendimento é baixo, não ultrapassando os 30%.

Bombas centrífugas

O principal componente deste dispositivo em particular é um disco que contém palhetas fixas. Estas palhetas são colocadas num ângulo oposto à direção do movimento. O eixo, que é acionado por um motor elétrico, mantém as palhetas no lugar. A conceção pode incluir uma ou duas rodas, sendo que, neste último caso, as palhetas ligam-nas entre si.

O funcionamento de uma bomba centrífuga baseia-se na ideia de que a água é aspirada para a câmara de funcionamento através da entrada. O fluido captado pelas pás giratórias começa a fluir em sincronia com elas. A força centrífuga impulsiona a água da parte interior do impulsor em direção às paredes da câmara, provocando o desenvolvimento de uma pressão mais elevada. Consequentemente, a água é expelida através da doca de saída. Como a água está em constante movimento, estas bombas não causam qualquer pulsação no abastecimento de água.

As bombas centrífugas têm uma vasta gama de aplicações no domínio da utilização doméstica. São normalmente utilizadas para extrair água de poços ou furos. Esta água pode então ser utilizada para estabelecer um sistema de abastecimento de água para a casa ou para fins de irrigação. Além disso, os modelos centrífugos podem fazer circular eficazmente a água quente em sistemas de aquecimento, uma vez que eliminam a pulsação e impedem a entrada de ar no sistema. Estas bombas existem em diferentes variações que também podem ser utilizadas para bombear água de caves ou piscinas, remover resíduos e funcionar como máquinas de drenagem.

É importante notar que as bombas centrífugas básicas são concebidas especificamente para água limpa, sem quaisquer partículas sólidas. No entanto, existem vários subtipos que também podem trabalhar com fluidos contaminados.

Modelos axiais

Este dispositivo funciona sem quaisquer forças centrífugas e depende apenas da transferência de energia cinética para funcionar. As pás da câmara de curvatura estão posicionadas ao longo de um eixo que se alinha com o caudal. À medida que a água passa pela câmara, o eixo aumenta a sua velocidade e pressão. A conceção desta bomba exige normas de produção rigorosas. Normalmente, estas bombas são utilizadas como sistemas de lastro e controlo em navios, docas flutuantes e equipamento relacionado.

Estas bombas são concebidas principalmente para bombear água doce e água salgada. As suas principais aplicações são o desvio, o abastecimento e a purificação da água. As bombas de caudal axial têm a vantagem de serem muito compactas, permitindo uma instalação cómoda nas condutas de água.

Bombas de vórtice

As bombas de vórtice têm uma estrutura semelhante à das bombas centrífugas, mas a sua alimentação de água é efectuada de modo a que a água entre na câmara tangencialmente à periferia e depois se desloque para o centro do impulsor. A água é depois empurrada para a periferia, novamente sob pressão e pelo movimento das pás, antes de ser ejectada pela saída. A principal diferença é que o ciclo de sucção e ejeção da água ocorre várias vezes durante uma rotação do impulsor.

A principal diferença entre as bombas de vórtice e as bombas centrífugas reside na sua capacidade de aumentar significativamente a altura manométrica com um pequeno volume de água. Embora ambos os tipos de bombas sejam intolerantes a partículas sólidas e não consigam lidar com líquidos viscosos, as bombas de vórtice são excelentes para bombear gasolina, vários líquidos com gás ou ar e substâncias agressivas. É de notar que as bombas de vórtice apresentam um baixo rendimento.

Apesar deste inconveniente, estas bombas têm utilidade numa vasta gama de aplicações. Oferecem uma solução prática quando se trata de pequenas quantidades de substâncias que requerem elevados níveis de pressão. Além disso, quando comparadas com os modelos centrífugos, as bombas de vórtice revelam-se mais silenciosas, mais pequenas e mais económicas.

Classificação por tipo de alimentação eléctrica

Todas as bombas de água são alimentadas por eletricidade ou combustível líquido. No caso do combustível líquido, estão sempre equipadas com um motor de combustão interna. Como combustível líquido é utilizada uma mistura de gasolina e óleo ou gasóleo.

As variantes a gasolina são mais económicas e funcionam com menos ruído. As máquinas a diesel são movidas a gasóleo. Podem ter um custo mais elevado, mas o combustível em si é menos dispendioso. Além disso, tendem a gerar mais ruído.

As bombas de combustível líquido, também designadas por bombas de motor, são particularmente cómodas e portáteis. Podem ser utilizadas em qualquer local, mesmo na ausência de eletricidade.

As bombas eléctricas utilizam corrente alternada para funcionar. Os proprietários destas bombas não têm de se preocupar com a disponibilidade de combustível, mas têm de assegurar um fornecimento constante de eletricidade, o que por vezes pode ser inconveniente.

Classificação por qualidade do líquido

Diferentes tipos de bombas têm diferentes requisitos de pureza da água. Existem três categorias principais:

1. Bombas concebidas para água pura. Estes modelos, tais como bombas de superfície, bombas de poço e bombas de furo, podem manusear água com um teor de partículas sólidas de até 150 gramas por metro cúbico.
2. Bombas adequadas para águas moderadamente poluídas. Incluem bombas de drenagem, bombas de circulação, bombas auto-ferrantes e certos modelos de fontes. Podem tratar água com inclusões insolúveis que variam entre 150 e 200 gramas por metro cúbico.
3. Bombas especificamente concebidas para águas sujas. São principalmente bombas de drenagem e modelos de esgotos de superfície, capazes de tratar água com um teor de partículas sólidas superior a 200 gramas por metro cúbico.

Classificação por localização

Todas as bombas podem ser classificadas em duas categorias: bombas submersíveis e bombas exteriores (frequentemente designadas por bombas de superfície). As bombas submersíveis estão total ou parcialmente submersas na água. As bombas semi-submersíveis são aquelas que não estão totalmente submersas.

É importante notar que dentro da categoria de bombas submersíveis, existem diferentes tipos disponíveis.

1. As bombas vibratórias funcionam através de um campo eletromagnético e de um mecanismo de vibração. Estas bombas requerem regras de instalação específicas, incluindo distâncias definidas em relação ao fundo.
2. Bombas centrífugas, já mencionadas anteriormente.

Todas as bombas submersíveis podem ter um motor incorporado, seja debaixo de água ou à superfície, consoante o modelo.

A bomba externa está situada na proximidade da massa de água. Neste caso, o mecanismo de aspiração desempenha a sua função através de uma mangueira específica. Quanto mais longe a bomba estiver da fonte de água, maior será a sua necessidade de energia.

As bombas de superfície são normalmente utilizadas em casas de campo e zonas rurais. Possuem um tamanho compacto e uma elevada eficácia, o que os torna adequados para uso doméstico. É possível equipá-las com funcionalidades automatizadas, permitindo uma autonomia total.

Dica! Com a utilização de um ejetor à distância, é possível extrair água de profundidades significativas.

Bombas submersíveis

Existem vários tipos de bombas submersíveis que são categorizadas com base na sua finalidade:

• Bombas de furos;
• Bombas para poços;
• Bombas de drenagem;
• Bombas fecais.

Os furos têm uma forma alongada e servem para a extração de água. O seu tamanho compacto permite-lhes ser inseridas em furos estreitos, permitindo também a extração de água a grandes profundidades. Os furos demonstram uma potência considerável no seu funcionamento. São concebidas especificamente para água minimamente contaminada ou completamente não contaminada.

Os poços servem o objetivo de extrair água de minas e de poços naturais. O que os distingue dos poços normais é a sua maior dimensão e menor profundidade. Estes sistemas têm uma quantidade significativa de potência e podem tratar eficazmente a água que transporta partículas de lodo, areia ou argila. Além disso, funcionam silenciosamente e sem qualquer vibração percetível.

As bombas de drenagem são principalmente responsáveis pela extração de água poluída de caves, valas, poços e outros locais. Alguns modelos estão equipados com lâminas de corte para quebrar os detritos, enquanto outros são concebidos para lidar com substâncias ligeiramente contaminadas.

Uma bomba fecal é semelhante a uma bomba de drenagem, exceto que é especificamente concebida para lidar com água altamente contaminada que contém sólidos grandes (aproximadamente 35 mm de diâmetro). Estas bombas estão equipadas com facas para triturar os detritos. Podem ser submersíveis ou externas.

Bombas de superfície

Existem vários tipos de bombas de superfície e a sua principal diferença é a proximidade da fonte de água. Podem ser classificadas em diferentes categorias:

• Bombas autoaspirantes;
• Bombas automáticas;
• Estações de bombagem.

As bombas auto-ferrantes existem em duas variações: bombas sem ejetor e bombas com ejetor. No primeiro cenário, a água é aspirada pela própria bomba, enquanto no segundo cenário, é criado um vácuo na câmara para aspirar a água. Estes tipos de bombas são normalmente utilizados para vários fins, incluindo a irrigação, o abastecimento de água potável, a satisfação das necessidades domésticas e a extração de água de corpos de superfície, como rios e lagoas. No entanto, é importante que a água que está a ser bombeada esteja limpa ou tenha um mínimo de contaminação.

A automatização está integrada nas bombas automáticas, simplificando a sua utilização. Não é necessário qualquer controlo quando se utilizam estas bombas. As bombas com automação, alimentadas eletricamente, podem ter o sistema automático instalado diretamente no modelo ou como uma entidade separada. O objetivo principal é otimizar a utilização, assegurando simultaneamente uma função de proteção. Por exemplo, o dispositivo deixará de funcionar se houver uma diminuição súbita da profundidade da massa de água, uma elevação da temperatura da substância que está a ser bombeada ou flutuações de tensão na rede.

A estação de bombagem inclui a bomba, uma válvula de retenção, um sistema de controlo e um acumulador. Este dispositivo possui uma lâmpada de borracha alojada numa caixa de metal. O bolbo é cheio de água enquanto o ar é bombeado à sua volta. Um sensor integrado detecta variações na pressão atmosférica à medida que o bolbo se enche de água. Quando a pressão atinge o seu pico, o sensor interrompe o fornecimento de água.

Com a sua simplicidade e funcionalidade, esta unidade oferece grande comodidade. É especialmente útil durante as falhas de energia e também tem a capacidade de fornecer água a vários pontos em simultâneo.