Que bomba escolher?

Uma bomba é um dispositivo mecânico que movimenta um fluido ao converter a energia fornecida por um motor em energia hidráulica.
O primeiro critério de escolha de uma bomba é certamente o tipo de fluido a bombear. Logo, é fundamental levar em linha conta as características técnicas desse fluido.

Em seguida, para dimensionar corretamente a bomba e calcular o ponto de trabalho da mesma, é necessário conhecer os parâmetros da rede, tais como o caudal, a altura de aspiração, a altura de descarga, as perdas de carga, etc.

Este guia oferece-lhe uma visão geral dos principais tipos de bombas e das suas aplicações mais comuns.
Salientamos, porém, que não se encontram aqui incluídas as bombas hidráulicas nem as bombas de vácuo. Estes produtos, que se distinguem dos anteriores pelas suas aplicações e pela tecnologia que utilizam, serão abordados separadamente.

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Como escolher uma bomba?

Bomba de água da marca ANDRITZ
Bomba de água da marca ANDRITZ

Para escolher uma bomba que corresponda às suas necessidades, deve identificar quais as características que aquela deve possuir em função do uso previsto.

Em primeiro lugar, há que ter em consideração o tipo de fluido a bombear, a fim de evitar a ocorrência de corrosão e, consequentemente, o desgaste precoce da bomba. É, por isso, essencial conhecer a composição química do fluido, a sua viscosidade e a eventual presença de partículas sólidas no mesmo. O conhecimento profundo de todas as propriedades físicas do fluido vai permitir-lhe escolher o tipo de tecnologia ideal para a aplicação prevista, mas também materiais constituintes compatíveis com o fluido a bombear. Existem tabelas de compatibilidade química, que pode consultar antes de escolher o corpo da bomba.

Em seguida, deverá verificar as características relacionadas com o transporte de fluidos, nomeadamente:

  • caudal pretendido, ou vazãogeralmente expresso em m³/h (metros cúbicos por hora), l/s (litros por segundo) ou em GPM (galões por minuto), e que terá forçosamente influência nas dimensões da bomba; 
  • altura de aspiração, ou seja, o desnível de altura entre a entrada do tubo de sucção e a bomba, que, em geral, não deve ultrapassar os 10 metros, devendo ponderar-se a utilização de uma bomba submersa para alturas de aspiração superiores àquele limite;
  • a altura de descarga, isto é, a altura entre a bomba e a saída do tubo de descarga;
  • o comprimento do tubo de descarga;
  • as perdas de carga associadas a elementos no sistema de bombeamento que criam resistência à passagem do fluido (válvulas, conexões curvas, etc.);
  • a existência ou não de um reservatório de descarga que possa alterar a pressão;
  • a temperatura, da qual dependerá a escolha do corpo da bomba.

Estes diferentes parâmetros permitem calcular o valor do NPSH disponível, ou NPSHa (Net Positive Suction Head available, isto é, altura de aspiração crítica disponível) na instalação. Poderá, assim, escolher uma bomba adequada, a fim de evitar o risco de cavitação. Há, ainda, que controlar o rendimento, que deverá ser ótimo por volta dos 30% do caudal nominal pretendido.

Critérios de escolha de uma bomba

  • tipo de fluido
  • fluxo
  • pressão
  • temperatura
  • altura de aspiração
  • altura de descarga
  • perdas de carga

Que características do fluido a bombear se deve ter em conta?

O tipo de fluido a transportar é de grande importância para a escolha de uma bomba, nomeadamente a sua viscosidade (ou seja, a resistência que o fluido apresenta ao escoamento), a sua temperatura ao nível da aspiração e a presença ou não de partículas sólidas no fluido. É, igualmente, indispensável saber se o fluido é quimicamente neutro ou se é corrosivo.

De uma maneira geral, quanto mais viscoso o fluido, mais difícil se torna o seu escoamento no sistema de bombeamento, mas note-se que a viscosidade dos fluidos varia em função das condições operacionais. Existem 4 grandes grupos de fluidos, de acordo com o seu nível de viscosidade. No primeiro grupo, encontramos fluidos como a água, o óleo e o álcool, por exemplo, que se deslocam do mesmo modo, independentemente da velocidade e do nível de agitação a que sejam submetidos. Este tipo de fluidos não condicionará grandemente a escolha de uma bomba. No segundo grupo, estão incluídos certos produtos alimentares, como a manteiga e as natas, cuja viscosidade aumenta com a agitação. Consequentemente, uma bomba centrífuga convencional não será apropriada à circulação de fluidos deste género. O terceiro grupo engloba os fluidos com tensão limite de escoamento, isto é, que só começam a escoar a partir desse ponto. Ultrapassado tal limite, a viscosidade diminui com a agitação. Por sua vez, as colas, as tintas e as graxas fazem parte do quarto grupo. São fluidos bastante espessos quando em repouso, mas cuja viscosidade diminui em condições de agitação constante.

Geralmente, para fluidos de baixa viscosidade (primeiro e segundo grupos), as bombas centrífugas são as mais adequadas, dado que a ação de bombeamento submete o fluido a uma tensão de corte elevada. É preciso levar em conta que, quanto mais viscoso o fluido, maior resistência oferecerá ao corte. Já as bombas de deslocamento positivo representam a melhor escolha para bombear fluidos viscosos (terceiro e quarto grupos), pois funcionam a velocidades mais baixas e transferem menos energia de cisalhamento aos fluidos do que as bombas centrífugas.

Principais usos de uma bomba

  • bombeamento de água
  • bombeamento de óleo
  • bombeamento de águas residuais
  • bombeamento de lama
  • bombeamento de produtos químicos
  • bombeamento de graxa
  • bombeamento de produtos alimentares

Quais os diferentes tipos de bombas?

Há vários tipos de bombas, entre os quais:

  • as bombas centrífugas, ou turbobombas, que são as mais comuns e em que o fluido é aspirado por um disco dotado de pás ou por uma hélice;
  • as bombas de membrana, ou de diafragma, em que o fluido é aspirado graças à oscilação de uma membrana;
  • as bombas de pistão ou de êmbolos, em que a aspiração e a descarga do fluido ocorrem através do movimento de vaivém de um ou mais pistões;
  • as bombas peristálticas, em que o fluido é empurrado por um tubo pressionado por rolos em rotação;
  • as bombas de engrenagens, em que o fluido é aspirado e transportado até à área de descarga pela rotação de um rotor e de um pinhão ou por dois pinhões que giram em sentidos opostos.

Além disso, existem bombas projetadas para fins específicos, que funcionam também segundo os mesmos princípios acima descritos, a saber:

  • as bombas dosadoras, ou bombas de dosagem, que servem para injetar um fluido de forma precisa e repetida;
  • as bombas de elevação, utilizadas, por exemplo, para a evacuação de águas residuais;
  • as bombas de esvaziamento de tambores, que permitem realizar a trasfega de um líquido contido num tambor ou num bidão;
  • as bombas de lubrificação, que servem, como o nome indica, para assegurar a lubrificação de um sistema;
  • as bombas submersas, que aspiram diretamente o fluido à altura da bomba, evitando assim eventuais limitações decorrentes da altura de aspiração.

Em que casos utilizar uma bomba centrífuga?

Bomba centrífuga da marca WEIR
Bomba centrífuga da marca WEIR

Poderá optar por uma bomba centrífuga quando precisar de bombear líquidos de baixa viscosidade e que contenham eventualmente partículas sólidas. As bombas centrífugas são equipamentos robustos que, de uma forma geral, oferecem um bom rendimento.

Este tipo de bomba permite transportar um alto volume de fluido mantendo um caudal constante. Geralmente, não são autoescorvantes. Tal significa que é preciso proceder ao enchimento da bomba e da respetiva tubulação antes de a colocar em funcionamento.

Estas bombas podem, ainda, ser utilizadas para alimentar estações de tratamento de águas residuais ou para transportar fluidos espessos ou fluidos de limpeza, como na indústria petroquímica.

Critérios de escolha de uma bomba centrífuga

  • caudal elevado
  • baixa viscosidade
  • concentração de partículas sólidas
  • escorva

Em que casos utilizar uma bomba peristáltica?

Bomba peristáltica da marca VERDERFLEX
Bomba peristáltica da marca VERDERFLEX

A bomba peristáltica é a solução ideal para fluidos limpos, estéreis ou agressivos, sempre que seja necessário garantir a não contaminação do fluido bombeado por agentes externos. Estas bombas permitem efetuar a dosagem de fluidos com precisão. Numa bomba peristáltica, o líquido desloca-se dentro de uma mangueira ou de um tubo, sem entrar em contacto com o corpo da bomba, o que garante uma solução de bombeamento higiénica.

São bombas autoescorvantes pois a contínua compressão e descompressão da tubulação gera uma ação de escorva, permitindo evacuar os fluidos que contenham ar ou eventuais resíduos gasosos.

No entanto, são bombas de maiores dimensões, que ocupam mais espaço, do que outros modelos com caudal semelhante. Além disso, o caudal não é constante, uma vez que a bomba peristáltica funciona por impulsos. Estas bombas precisam também de manutenção regular para evitar o desgaste da tubulação no corpo da bomba. Porém, a tubulação é o único componente que terá de ser substituído, o que representa um custo relativamente baixo.

De um modo geral, as bombas peristálticas operam com um caudal baixo. São usadas, principalmente, na indústria química e no setor médico.

Critérios de escolha de uma bomba peristáltica

  • fluidos estéreis ou agressivos
  • bomba dosadora
  • baixo caudal
  • autoescorvamento

Em que casos utilizar uma bomba de membrana?

Bomba de membrana dupla da marca ARO
Bomba de membrana dupla da marca ARO

Poderá optar por uma bomba de membrana quando tiver que transportar fluidos de alta viscosidade e densidade. Geralmente, estas bombas possuem dupla membrana, ou duplo diafragma, para permitir a aspiração e depois o transporte do fluido até à área de descarga. Podem funcionar a seco, ou seja, não necessitam de lubrificação e são autoescorvantes. Embora sejam maioritariamente usadas na indústria química, a grande versatilidade que as caracteriza tem multiplicado as suas aplicações, que abrangem atualmente inúmeros setores como a indústria agroalimentar, eletrónica e mineira.

Em geral, as bombas de membrana dupla de grande capacidade possuem acionamento pneumático. Por isso, se for utilizar uma bomba deste tipo no interior de instalações industriais, deve antes avaliar a capacidade da rede de distribuição de ar comprimido do local. Para aplicações em espaços exteriores, será necessário ter por perto um compressor de ar.

Critérios de escolha de uma bomba de membrana

  • fluidos de alta viscosidade
  • funcionamento a seco
  • autoescorvamento
  • acionamento pneumático
  • grande versatilidade

Em que casos utilizar uma bomba de engrenagens?

Bomba de engrenagens da marca WITTE
Bomba de engrenagens da marca WITTE

Poderá utilizar uma bomba de engrenagens quando tiver que transportar líquidos viscosos a alta pressão, desde que estes não contenham partículas sólidas. São equipamentos adequados ao bombeamento de materiais muito viscosos a altas temperaturas e têm, também, a capacidade de inverter o sentido de circulação do fluido.

Estas bombas operam com um caudal constante e um baixo nível de ruído. São bastante fiáveis, compactas e de construção relativamente simples, pelo que a sua manutenção não acarreta grandes custos. No entanto, não são recomendadas para caudais muito elevados.

As bombas de engrenagens são bastante utilizadas no setor automóvel para garantir a lubrificação de todas as peças de um motor. Também as encontramos frequentemente em máquinas para transformação de plásticos, em prensas automáticas, bem como no setor da fundição. Além disso, este tipo de bomba pode ainda ter uma função de dosagem.

Critérios de escolha de uma bomba de engrenagens

  • fluidos viscosos
  • alta pressão
  • caudal constante
  • bomba dosadora
  • baixo caudal

Em que casos utilizar uma bomba de pistão?

Bomba de êmbolo mergulhador da marca LEWA
Bomba de êmbolo mergulhador da marca LEWA

As bombas de pistão são indicadas para fluidos de baixa viscosidade e apenas para caudais médios (na ordem dos 80 m³/h). Além disso, não é possível utilizá-las para bombear fluidos que contenham suspensões sólidas, uma vez que o seu bom funcionamento depende da total vedação entre o pistão e o cilindro.

Para aplicações de alta pressão, as mais adequadas são as bombas de êmbolo mergulhador. O que as distingue das bombas de pistão é o facto de o anel de vedação não acompanhar o movimento do pistão. Sendo fixo, é capaz de suportar pressões mais elevadas.

Existem modelos com múltiplos pistões (duplex, triplex, etc.), que têm, geralmente, uma vida útil mais longa dado que a pressão é distribuída por vários pistões. Nesses casos, é preciso tomar atenção à velocidade de rotação pois, se decidir diminuir o número de pistões para alcançar o mesmo nível de pressão, a velocidade aumentará e, consequentemente, poderá observar impulsos mais acentuados.

Estas bombas são ideais para atingir pressões elevadas, o que as torna perfeitamente adequadas para aplicações como o bombeamento de óleo, para lavadoras de alta pressão, ou ainda para operações de dosagem em vez de uma bomba de membrana.

Critérios de escolha de uma bomba de pistão

  • alta pressão
  • baixa viscosidade
  • caudal médio
  • fluidos não carregados

Como escolher entre uma bomba submersa e uma bomba de superfície?

Bomba submersa da marca KSB
Bomba submersa da marca KSB

A escolha entre uma bomba submersa e uma bomba de superfície depende principalmente da altura de aspiração. Se o fluido a aspirar se encontrar a uma profundidade superior a 7 metros, terá de recorrer a uma bomba submersa, dado que uma bomba de superfície não será capaz de elevar um fluido que esteja a essa profundidade.

Contudo, se a altura de aspiração permitir utilizar qualquer um destes dois tipos de bombas, a escolha será feita em função sobretudo da aplicação, das condições ambientais e da frequência de utilização. As bombas de superfície estão mais acessíveis, o que, obviamente, torna mais fácil a sua manutenção. Por outro lado, as condições de instalação podem influenciar o desempenho da bomba. Como tal, são necessárias proteções contra as intempéries e contra eventuais agentes externos.

Uma outra desvantagem das bombas de superfície é a necessidade de escorva, contrariamente às bombas submersas, cujo corpo é imerso no líquido e, assim, já se encontram escorvadas.

No caso das bombas de superfície, se a bomba e a tubulação não puderem ser escorvadas automaticamente, pode optar por uma bomba autoescorvante. As bombas deste tipo estão equipadas com um mecanismo que permite evacuar o ar que se encontra no tubo de aspiração e também com uma válvula de retenção, que impede que o líquido volte a descer pelo tubo de aspiração quando a bomba está parada.

Critérios para escolher entre uma bomba submersa e uma bomba de superfície

  • altura de aspiração
  • condições de instalação
  • frequência de utilização
  • manutenção
  • escorva

Quais são os principais tipos de motores utilizados em bombas?

Motobomba da marca GODWIN
Motobomba da marca GODWIN

As bombas são constituídas por duas partes distintas: a parte do bombeamento, que permite transportar o fluido, e o motor, responsável pelo seu acionamento.

As mais comuns são as bombas elétricas que, como o seu nome indica, são acionadas por um motor elétrico. A alimentação elétrica depende, nomeadamente, da altura manométrica (altura de aspiração + altura de descarga), das perdas de carga, da distância de transporte do fluido e do caudal.

As bombas autónomas são, geralmente, motobombas, o que significa que possuem um motor de combustão interna. Ao contrário de uma bomba convencional, que necessita de uma fonte externa de energia, uma motobomba é uma bomba, geralmente centrífuga, equipada com um motor de combustão (a diesel ou a gasolina), que a torna autónoma. Este tipo de bomba é utilizado sobretudo na agricultura e pela Protecção Civil no combate a incêndios. As motobombas são também particularmente úteis sempre que seja preciso transportar um líquido ao longo de grandes distâncias.

Existem igualmente, bombas pneumáticas, que funcionam com ar comprimido, e que são utilizadas principalmente para aumentar a pressão no circuito hidráulico. Por último, importa ainda referir a existência de bombas manuais, ou seja, as que não possuem motor. Neste caso, é necessário recorrer a um sistema que permita acioná-las.

Principais tipos de motores utilizados em bombas

  • motor elétrico
  • motor pneumático
  • motor de combustão (motobomba)

Como evitar a cavitação numa bomba?

O fenómeno de cavitação ocorre quando o líquido bombeado se aproxima do ponto de ebulição (isto é, da sua transformação em gás, a qual depende da temperatura do líquido e da pressão a que este é submetido). A cavitação é causada pela formação de bolhas de vapor que implodem, gerando um ruído potencialmente incomodativo, e pode danificar rapidamente a bomba.

Por isso, é importante assegurar-se de que a bomba é adequada à configuração global da instalação e, particularmente, à altura de aspiração. Para evitar a formação de bolhas de gás e, consequentemente, a cavitação, deve certificar-se de que o dimensionamento da bomba é o correto para a instalação em causa. Para tal, é preciso calcular o valor do NPSH disponível, o qual varia em função do caudal, da pressão, das perdas de carga, bem como das alturas de aspiração e de descarga. Por seu lado, os fabricantes de bombas indicam um valor designado NPSH requerido ou NPSHr (Net Positive Suction Head required, ou seja, altura de aspiração crítica requerida). Ambos estes valores são expressos em metros e, para o dimensionamento correto de uma bomba, o NPSHa calculado deve ser superior ao NPSHr em, pelo menos, 0,5 m.

Se, ainda assim, suceder um problema de cavitação, é possível fazer algumas alterações que permitam aumentar o NPSHa, tais como:

  • reduzir a temperatura do fluido à entrada da bomba (adicionando um anel de arrefecimento, por exemplo);
  • diminuir a velocidade da bomba;
  • instalar um tubo de aspiração com um diâmetro maior;
  • eliminar as curvas e retirar as válvulas dispensáveis para reduzir as perdas de carga (devidas sobretudo ao atrito).

Poderá, ainda, reduzir o NPSHr através das seguintes ações:

  • substituir o tubo de descarga por um de diâmetro inferior;
  • instalar uma válvula borboleta, de perda de carga, na tubulação de descarga;
  • substituir a bomba por outra mais adequada às condições de operação.