Manuseamento da viscosidade, resposta à pressão e aplicações
Comparação entre bombas centrífugas e de deslocamento positivo em detalhe
| Caraterísticas | bombas centrífugas | bomba de deslocamento positivo |
|---|---|---|
| Eficiência | Pico de eficiência na BEP, afetado pela viscosidade | Mantém a eficiência constante, lida com alta viscosidade |
| Manuseamento da viscosidade | Excelente com baixa viscosidade, difícil com alta viscosidade | Tem dificuldades com baixa viscosidade, mas é excelente com alta viscosidade |
| Resposta à pressão | Sensível a alterações de pressão, tem dificuldades em manter a estabilidade | Lida eficazmente com as alterações de pressão e oferece estabilidade |
| Aplicações | Abastecimento de água, AVAC, irrigação | Dosagem, sistemas hidráulicos, transferência de substâncias espessas |
As bombas são utilizadas em muitas indústrias, incluindo a indústria transformadora e a farmacêutica. Existem dois tipos principais de bombas: centrífugas e de deslocamento positivo. Ao escolher entre as duas, é importante notar que uma bomba centrífuga utiliza um impulsor que gira para criar energia cinética que aumenta a velocidade do fluido. Por outro lado, uma bomba de deslocamento positivo atrai o fluido para uma cavidade e depois força-o a sair através da sucção. O tamanho do mercado global de bombas industriais foi avaliado em cerca de US $ 70 bilhões em 2020 e está projetado para atingir US $ 85-90 bilhões em 2025. Esta postagem do blog fornecerá uma comparação detalhada desses dois tipos de bombas com suas aplicações e recursos exclusivos.
Vídeo de referência
Definições e princípios de funcionamento
Bombas centrífugas
Definição: Dispositivo mecânico concebido para movimentar fluidos através da conversão da energia cinética de rotação em energia hidrodinâmica, utilizando um impulsor rotativo para aumentar a velocidade do fluido, que posteriormente se transforma em pressão.
Princípio de funcionamento: Neste tipo de sistema de bomba, como se pode ver no diagrama acima à esquerda (1), quando o líquido entra pelo olho (2), devido à rotação de alta velocidade acionada pelo motor elétrico, é exercida uma força centrífuga que empurra a água para o exterior através de palhetas curvas, aumentando assim a sua velocidade antes de entrar no corpo da voluta ou na secção do difusor, onde o fluxo de alta velocidade se converte numa cabeça de pressão mais elevada, resultando numa descarga contínua a partir do orifício de saída (3).
Bombas de Deslocamento Positivo
Definição: São dispositivos mecânicos que movem fluidos capturando um volume fixo e depois forçando-o para o tubo de descarga, ou seja, tecnologia rotativa ou recíproca; a tecnologia rotativa utiliza peças de malha enquanto a recíproca emprega pistões, êmbolos, diafragmas, etc.
Princípio de funcionamento: O fluido é aspirado para o interior de uma cavidade e deslocado mecanicamente a partir daí através do lado de saída, utilizando determinados meios, tais como lóbulos de engrenagens, etc., normalmente designados por bombas rotativas, mas quando se trata de bombas recíprocas, estas funcionam aprisionando uma certa quantidade de líquido no interior de uma câmara que é empurrada para o exterior com um pistão ou um diafragma, assegurando assim um caudal quase uniforme, mesmo que a pressão mude. As bombas de deslocamento positivo podem lidar facilmente com fluidos altamente viscosos e são também adequadas para utilização em condições de pressão variável.
Comparação da eficiência
Bombas centrífugas
Eficiência em várias condições: A bomba centrífuga tem uma curva de eficiência que atinge o seu ponto de melhor eficiência (BEP). Este ponto representa o local onde a máquina funciona de forma mais eficaz. A eficiência diminui muito à medida que se afasta do BEP. Um fluido de elevada viscosidade afecta negativamente este tipo de eficiência porque os líquidos mais espessos aumentam a resistência, impedindo assim a manutenção de caudais mais elevados.
Factores que afectam a eficiência: Existem vários factores que afectam o bom funcionamento das bombas centrífugas, mas a conceção do impulsor é fundamental, uma vez que, se não for feita corretamente, pode ocorrer perda de energia durante o funcionamento devido à formação de correntes de Foucault nas passagens que conduzem às cavidades onde estes dispositivos estão localizados; do mesmo modo, deve ser mantida uma condição de fluxo suave em toda a periferia dos impulsores, pelo que a velocidade da bomba deve ser outra consideração, uma vez que as velocidades elevadas aceleram o desgaste, o que, por sua vez, reduz a eficácia global a longo prazo, dependendo das propriedades do fluido que se pretende conhecer - a densidade também afecta diretamente o desempenho, uma vez que é necessária mais potência para mover fluidos mais densos, enquanto os mais espessos oferecem resistência ao fluxo
Bombas de Deslocamento Positivo
Eficiência em diferentes condições
As bombas de deslocamento positivo têm uma eficiência que é quase constante em várias condições. Estas bombas podem trabalhar eficazmente com fluidos de elevada viscosidade, o que as torna adequadas para utilização em aplicações que envolvam substâncias pesadas, como óleos e resinas. Ao contrário das bombas centrífugas, as bombas de deslocamento positivo fornecem sempre a mesma quantidade de líquido, apesar de qualquer alteração na pressão. Esta propriedade garante um desempenho inigualável, mesmo que haja flutuações de pressão.
Factores que afectam a eficiência
Há vários factores que determinam a eficiência de uma bomba de deslocamento positivo. O design da câmara, bem como a precisão com que as suas peças móveis foram fabricadas, desempenham um papel importante para este fim. Os componentes bem concebidos ajudam a minimizar as fugas internas, assegurando assim a deslocação adequada do fluido no seu interior. A eficiência também pode ser influenciada pelo tipo de fluido que está a ser manuseado; estes dispositivos funcionam melhor com líquidos com viscosidades elevadas, ao passo que têm um desempenho fraco quando são confrontados com líquidos com viscosidades baixas. Também tem de ser feita uma manutenção regular para os manter a funcionar de forma óptima, devendo uma boa lubrificação acompanhar sempre a substituição atempada das peças gastas.
Manuseamento de diferentes viscosidades de fluidos
Bombas centrífugas
Desempenho com fluidos de baixa viscosidade
As bombas centrífugas são as melhores quando se trata de fluidos de baixa viscosidade. Isto deve-se ao design do impulsor que permite um movimento fácil sem grande resistência oferecida por esses líquidos. Quando a água ou os óleos finos são bombeados com esta máquina, fluem suavemente através do sistema devido ao menor atrito criado pela leveza do peso, mantendo assim uma elevada eficiência durante todo o funcionamento, mesmo que ocorram frequentemente alterações de velocidade ao longo do seu trajeto até ao ponto de saída, onde a cabeça necessita de mais energia para voltar a entrar em movimento antes de sair do tubo de entrada em forma de funil que se afasta do tubo de saída de descarga ligado algures entre os tanques, atingindo o nível de capacidade total após algum tempo decorrido desde o início do enchimento do espaço vazio deixado para trás pelo tanque anteriormente ocupado. O arrasto de fricção reduzido do impulsor assegura que o caudal ótimo é sempre alcançado.
Desempenho com fluidos de alta viscosidade
O principal problema das bombas centrífugas surge quando têm de lidar com fluidos de elevada viscosidade. Nessas alturas, a espessura do fluido aumenta, o que, por sua vez, leva a um aumento correspondente da resistência ao atrito que actua contra a rotação dos impulsores no seu interior, causando uma quantidade significativa de perda de energia, reduzindo assim consideravelmente a eficiência da bomba, de modo que os caudais e as cabeças de pressão desejados já não podem ser mantidos por elas, tal como exigido para esses tipos de líquidos nessas condições particulares em que é necessária uma maior força a mover-se através destas máquinas contra a resistência oferecida pela sua natureza pesada. Isto acontece porque é necessário mais trabalho devido ao aumento da resistência, o que equivale a bombear xarope ou óleo espesso através de um tubo estreito em comparação com um tubo mais fino com o mesmo diâmetro, mas de maior comprimento, cheio apenas de água.
Desempenho com fluidos de baixa viscosidade
As bombas de deslocamento positivo têm dificuldade em trabalhar com fluidos de baixa viscosidade. A sua construção implica reter e empurrar volumes fixos de líquido. A finura dos líquidos, como a água, faz com que passem facilmente pelas peças móveis, conduzindo assim à ineficiência, uma vez que a bomba não consegue manter um caudal consistente. Estes dispositivos funcionam melhor quando utilizados para substâncias espessas. As fugas são mais pronunciadas em fluidos mais finos, afectando assim o desempenho geral.
Desempenho com fluidos de alta viscosidade
As bombas de deslocamento positivo são concebidas para utilização com líquidos altamente viscosos. Podem lidar eficazmente com este tipo de materiais, confinando e deslocando quantidades definidas a qualquer momento durante o seu funcionamento, como se mostra a seguir:Substâncias de elevada viscosidade, como óleos ou resinas, fluem suavemente através da bomba de deslocamento positivo porque têm sempre uma velocidade quase igual, independentemente das alterações feitas à sua volta durante a fase de variações de pressão, em que outros tipos podem falhar, especialmente se forem concebidas sozinhas, sem um sistema de reserva que assegure o fornecimento contínuo, mesmo quando uma unidade falha durante o período de manutenção Variações de pressão
Estabilidade da pressão
As bombas centrífugas têm problemas em manter a estabilidade da pressão. A velocidade de rotação do impulsor determina a pressão de saída. Qualquer alteração na velocidade leva a alterações correspondentes na pressão. Esta falta de estabilidade pode causar problemas às indústrias que necessitam de um controlo cuidadoso das pressões durante determinadas operações e processos. Assim, essas indústrias procuram frequentemente alternativas às bombas centrífugas quando se trata de assegurar pressões estáveis ou constantes.
Bombas de Deslocamento Positivo
Resposta a alterações de pressão
As bombas de deslocamento positivo são boas a responder a alterações de pressão. Estas máquinas mantêm um caudal quase constante, independentemente da alteração da pressão. O que acontece é que elas sempre garantem que o volume de fluido preso seja forçado a sair uniformemente. Por esta razão, as bombas de deslocamento positivo funcionam melhor onde há flutuações frequentes de pressão.
Estabilidade da pressão
As bombas de deslocamento positivo garantem níveis melhores ou mais elevados de estabilidade relativamente às pressões. A viscosidade e a densidade do líquido a ser bombeado não afectam o seu desempenho. Por esta razão, as bombas de deslocamento positivo são preferidas por muitas indústrias que requerem um controlo preciso de diferentes tipos de fluidos em várias condições.
Aplicações típicas
Bombas centrífugas
Utilizações comuns
A vasta gama de aplicações das bombas centrífugas deve-se à sua capacidade de lidar eficazmente com fluidos de baixa viscosidade. São adequadas para utilização em sistemas de abastecimento de água porque podem mover grandes quantidades de água sem desperdiçar energia. Os sistemas AVAC dependem destes dispositivos para fazer circular a água e manter a temperatura nos edifícios. Os sistemas de irrigação também as consideram úteis, uma vez que proporcionam elevados caudais necessários para uma distribuição uniforme em vastos campos agrícolas.
Exemplos do sector
Nas fábricas de processamento de alimentos, onde é necessário transportar líquidos finos como sumos, leite, etc., a força centrífuga entra principalmente em jogo. A indústria do petróleo e do gás também depende deste equipamento para movimentar produtos petrolíferos, bem como para gerir refinarias.
Bombas de Deslocamento Positivo
Utilizações comuns
As bombas de deslocamento positivo são utilizadas em situações em que é necessário um controlo preciso do caudal, especialmente quando se trata de fluidos altamente viscosos. Este tipo de máquinas funciona muito bem em aplicações de medição/doseamento, porque podem fornecer quantidades precisas de líquido de forma consistente. Os sistemas hidráulicos utilizam este tipo de bombas para gerar pressões elevadas necessárias para alimentar vários tipos de máquinas.
Exemplos do sector
Nas empresas farmacêuticas, as bombas desempenham um papel importante, garantindo que os ingredientes activos dos medicamentos sejam administrados corretamente. As fábricas de tintas e revestimentos não poderiam funcionar sem elas, uma vez que ajudam a movimentar líquidos pesados, como tintas, vernizes, etc. As fábricas de processamento de alimentos precisam destas unidades, especialmente as linhas de produção de massa de mel e chocolate.
Pense nos requisitos e caraterísticas específicos da aplicação ao escolher uma bomba. Para situações de elevado caudal e baixa viscosidade, as bombas centrífugas podem ser vantajosas. As bombas de deslocamento positivo funcionam melhor com fluidos de elevada viscosidade e aplicações que exigem caudais constantes. Conhecer estas distinções ajuda a fazer uma escolha adequada de bombas que, por sua vez, aumenta a eficiência e a fiabilidade durante as operações industriais.
