Tipos de bombas de vácuo e respetivo princípio de funcionamento

A criação de vácuo é necessária em vários domínios da atividade humana. Este termo refere-se ao estado de uma fase gasosa que tem uma pressão inferior à pressão atmosférica. A pressão é normalmente medida em milímetros de coluna de mercúrio ou pascal. A rarefação de gás ocorre quando uma substância é extraída à força de dispositivos com volume limitado. Uma bomba de vácuo é um aparelho técnico concebido para este fim e pode ser utilizado de forma independente ou como parte de sistemas mais complexos.

Campo de aplicação das bombas de vácuo

• A indústria química e de refinação de petróleo utiliza bombas de vácuo para manter as condições necessárias às reacções e à separação das misturas resultantes.
• Os metais e outros materiais são desgaseificados utilizando bombas de vácuo para criar peças com uma estrutura homogénea e sem poros.
• As indústrias farmacêutica e têxtil utilizam bombas de vácuo para secagem rápida de produtos sem aumentar a temperatura.
• As bombas de vácuo são utilizadas na indústria alimentar para embalar leite, sumos, carne e produtos de peixe.
• As bombas de vácuo são essenciais no processo de aspiração de equipamentos de refrigeração e outros que requerem a ausência de humidade.
• As linhas transportadoras automáticas utilizam ventosas de vácuo como pinças, assegurando o seu funcionamento normal.
• As bombas de vácuo são utilizadas no equipamento de laboratórios de produção e investigação.
• Na medicina, as bombas de vácuo são utilizadas para o funcionamento de aparelhos de respiração e em consultórios dentários.
• É habitualmente utilizada na indústria gráfica para fixar películas térmicas.

Princípio de funcionamento das bombas de vácuo

O vácuo é gerado através da extração mecânica de uma substância de uma área fechada. Existem vários métodos através dos quais isto pode ser conseguido. Um desses métodos é a utilização de uma bomba de vácuo do tipo jato, que funciona através do arrastamento de moléculas de gás com um fluxo de água ou vapor a alta velocidade que emana do bocal do ejetor. Este sistema de bomba inclui um tubo de derivação lateral, onde o vácuo é criado.

Esta conceção oferece a vantagem de não ter partes móveis, mas tem alguns inconvenientes, como a mistura de substâncias e a baixa eficiência.

No que diz respeito à tecnologia, as unidades mecânicas são as mais frequentemente utilizadas. A principal função de uma bomba de vácuo, que tem um componente principal que se move de forma rotativa ou recíproca, é criar periodicamente um maior volume de espaço dentro do seu invólucro. Este espaço é então preenchido com gás através do bocal de entrada e finalmente expelido através da abertura de saída. A conceção de uma bomba de vácuo pode variar muito.

As principais variedades de bombas de vácuo

No fabrico de dispositivos de vácuo, são utilizados materiais metálicos e plásticos. Estes materiais são escolhidos pela sua capacidade de resistir aos efeitos químicos do meio que está a ser bombeado, bem como pela sua resistência mecânica. A ênfase é colocada no encaixe preciso dos componentes e na garantia de um contacto superficial apertado, evitando quaisquer fugas de gases. Segue-se um catálogo das principais variedades de bombas de vácuo, cada uma distinguida pela sua conceção e princípios de funcionamento.

Anel de água

A bomba de vácuo de anel de água é uma versão das unidades de anel líquido que utiliza a circulação de água pura para gerar vácuo. É constituída por um corpo cilíndrico com um rotor equipado com lâminas, que roda num eixo excêntrico. A bomba precisa de ser enchida com líquido antes de poder funcionar.

Quando o motor é ligado, o impulsor impulsiona a água ao longo das paredes interiores da caixa, criando uma região de vácuo em forma de crescente entre o impulsor e o rotor. O gás proveniente da entrada da bomba entra nesta região e as pás em movimento transportam-no ao longo do eixo, acabando por o expulsar pela porta de saída. Estes tipos de unidades são frequentemente utilizados para a purificação parcial do gás quando este entra em contacto intenso com a água.

Existem inúmeras vantagens na utilização de líquido como componente funcional.

1. A circulação de água entre o rotor e o corpo da bomba evita a probabilidade de refluxo de gás, resultando na eliminação de vedantes e na diminuição dos requisitos de precisão das peças.
2. Todas as peças móveis da bomba estão continuamente imersas em líquido, o que diminui a fricção e melhora a dissipação de calor.
3. Estes dispositivos raramente necessitam de reparações, têm uma vida útil prolongada e consomem o mínimo de energia.
4. O trabalho com gases que contêm gotículas de água e pequenas impurezas mecânicas não prejudica o estado técnico do equipamento.

O último ponto é importante quando se utilizam estas bombas para remover o ar de recipientes que contêm humidade. São utilizadas em aparelhos de ar condicionado e sistemas de refrigeração semelhantes para evacuar o sistema antes de o encher com Freon.

Bombas de palhetas rotativas

Estas bombas possuem um corpo cilíndrico com uma superfície interior rectificada com precisão e um rotor colocado no interior. Os eixos da caixa e do rotor estão desalinhados, resultando num valor de folga lateral diferente. O rotor está equipado com placas móveis especiais que são pressionadas contra o corpo por molas, dividindo efetivamente o espaço livre em sectores com volumes variáveis. Ao ligar o motor, os gases são postos em movimento, criando um vácuo constante no tubo de aspiração e uma sobrepressão no tubo de descarga.

Para minimizar o atrito, as placas são construídas com materiais antifricção ou lubrificadas com óleos especiais de baixa viscosidade. Embora estas bombas tenham a capacidade de gerar um vácuo forte, são sensíveis à limpeza do líquido ou gás que está a ser bombeado, necessitando de uma limpeza regular e podendo contaminar o produto com vestígios de gordura.

Bombas de pistão com diafragma

O mecanismo de funcionamento desta bomba é constituído por uma membrana flexível que está ligada a um sistema de alavanca. A membrana é feita de materiais compósitos modernos que podem resistir a esforços mecânicos. As extremidades da membrana são fixadas de forma segura no invólucro, enquanto a parte central é dobrada por um atuador elétrico ou pneumático. Esta ação de flexão diminui e aumenta alternadamente o volume da câmara interior.

À medida que o volume se altera, os gases ou líquidos são aspirados e expelidos. Quando duas membranas trabalham em conjunto em fases opostas, obtém-se uma bombagem contínua. Um sistema de válvulas regula a distribuição e a direção adequadas do fluxo. O mecanismo não tem peças rotativas ou de fricção que entrem em contacto com o produto bombeado.

As vantagens destas bombas devem incluir:

• Ausência de contaminação do produto por gorduras ou impurezas mecânicas;
• Vedação completa para eliminar quaisquer fugas;
• Alta eficiência;
• Fácil controlo do fluxo;
• Funcionamento a seco durante muito tempo sem danificar a estrutura;
• Possibilidade de utilização de um atuador pneumático para funcionamento em ambientes explosivos.

Parafuso

As bombas de parafuso funcionam deslocando o líquido ou o gás através da rotação de um parafuso. São compostos por um sistema de acionamento, um ou dois rotores em forma de parafuso e um estator com uma forma correspondente. A construção precisa destes componentes impede que o fluido bombeado reflua, criando sobrepressão na saída da bomba e vácuo na entrada da bomba.

Devido aos elevados padrões de fabrico, este equipamento não é acessível. Não foi concebida para ser armazenada num ambiente seco durante longos períodos de tempo.

Estas bombas oferecem várias vantagens importantes:

• Caudal consistente;
• Ruído mínimo;
• Capacidade para lidar com líquidos que contenham detritos.

Vortex

As bombas de vácuo Vortex são semelhantes ao equipamento centrífugo na sua conceção. Apresentam um impulsor com lâminas que roda num eixo central. A principal diferença é o facto de o bocal de aspiração estar localizado na circunferência exterior do invólucro, em vez de estar perto do eixo central.

O espaço estreito entre o impulsor e a caixa assegura um fluxo suave do líquido bombeado na direção desejada. Estas bombas são capazes de gerar uma pressão de descarga elevada e têm uma capacidade de auto-ferragem. São fáceis de utilizar, facilmente reparáveis e ganharam reconhecimento pela sua capacidade de lidar com misturas gás-líquido. No entanto, têm uma eficiência relativamente baixa e são vulneráveis ao desgaste quando expostas a impurezas mecânicas.

Bomba de vácuo de fabrico próprio

Se não estiver disposto a gastar dinheiro na compra de equipamento de fábrica, pode tentar fazer a sua própria bomba de vácuo. Uma opção é utilizar uma seringa médica ou modificar uma bomba de bicicleta manual para bombear ar de um pequeno recipiente.

Ponta! Se a bomba for utilizada frequentemente e for necessário aspirar grandes recipientes, é mais conveniente utilizar dispositivos eléctricos.

Outra opção é fazer uma unidade de vácuo utilizando um compressor de frigorífico antigo. Estes compressores já foram concebidos para bombear gás e, com reparações mínimas, podem criar vácuo. Eis o que tem de fazer:

• Com uma serra de metal, corte os dois tubos de cobre que estão ligados ao compressor a uma certa distância;
• Desmontar o compressor juntamente com o circuito de alimentação eléctrica ou substituí-lo juntamente com o relé de arranque por um novo que seja semelhante ao original.
• Ligue um tubo de cobre de diâmetro adequado ao tubo de cobre existente no condensador e ligue a outra extremidade ao recipiente de vácuo.
• Para garantir uma ligação estanque, pode utilizar uma braçadeira normal ou fixá-la com um fio de aço torcido.
• Ligar a bomba de vácuo à fonte de alimentação e, quando estiver a funcionar, verificar o seu bom funcionamento, testando a saída de ar do segundo tubo de cobre.

Nota: É importante manter o compressor do frigorífico afastado de qualquer humidade, uma vez que não foi concebido para funcionar num ambiente húmido.