A eficiência das bombas é importante nas aplicações industriais. Estes tipos de bombas são concebidos para converter a maior parte da energia de entrada em capacidade de entrega, reduzindo assim os custos e melhorando o desempenho em troca. Por conseguinte, a comparação entre a bomba de engrenagens e a bomba de lóbulos torna-se necessária para qualquer indústria que procure as soluções mais adequadas. A seleção correta garante um controlo preciso da pressão, bem como um tratamento suave dos fluidos ao passar por elas. Os profissionais devem saber como cada uma funciona de forma diferente, os níveis de eficiência, os requisitos de manutenção e onde podem ser aplicadas de forma adequada.
Compreender as bombas de engrenagens
Definição e caraterísticas básicas
Estas bombas são também conhecidas como bombas de gerotor, que utilizam uma engrenagem interna com engrenagens externas com uma geometria especial, de modo a que os dois componentes entrem em contacto estreito, mas não se toquem em todos os pontos simultaneamente, conseguindo assim uma maior compactação e um melhor desempenho do que qualquer outro tipo pode oferecer isoladamente ou em combinação. Podem medir com precisão líquidos ou materiais viscosos devido a uma malha perfeita entre as suas engrenagens, resultando num volume definido por cada volta efectuada.
Como funcionam as bombas de engrenagens
Os fluidos são transferidos por bombas de engrenagens que utilizam rodas dentadas ou engrenagens rotativas; isto cria uma vedação líquida à volta do elemento rotativo contra a caixa da bomba, provocando assim a sucção no seu ponto de entrada. Assim que o fluido entra, envolve as cavidades formadas pelos dentes em lados opostos, sendo transportado mecanicamente para o lado da descarga através dessas mesmas regiões dentadas, o que produz um caudal uniforme e suave diretamente proporcional ao número de voltas efectuadas por unidade de tempo.
Tipos de bombas de engrenagens (externas vs. internas)
Existem duas categorias principais: externa e interna.
- Bombas de engrenagem externa: Este tipo consiste principalmente em duas engrenagens idênticas que se interligam suportadas por veios separados. Tem capacidade para suportar pressões relativamente mais elevadas, até 7500 psi, porque o suporte do eixo é mais rígido devido às tolerâncias mais apertadas mantidas durante o processo de fabrico.
- Bombas de engrenagem interna: Têm uma engrenagem a rodar dentro de outra, sendo que ambas têm tamanhos diferentes, mas ainda assim engrenam entre si. Estas bombas são boas na sucção de fluidos, uma vez que a sua capacidade de sucção é elevada; especialmente os de elevada viscosidade que podem facilmente quebrar quando sujeitos a forças de cisalhamento como as que estas bombas geram.
Vantagens das bombas de engrenagem
Manuseamento de alta pressão
As bombas de engrenagens têm capacidade para criar pressões muito elevadas, o que as torna adequadas para aplicações que exigem um controlo preciso da pressão. Podem ser utilizadas até 7500 psi quando necessário.
Design compacto
Estes tipos de bombas são relativamente pequenos em tamanho, porque há poucas peças móveis envolvidas; isto torna-as, portanto, mais fiáveis e fáceis de encaixar em diferentes sistemas sem qualquer problema. O seu tamanho compacto também permite a instalação em locais onde o espaço é limitado ou não está disponível.
Desvantagens das bombas de engrenagem
Níveis de ruído
Em comparação com outras tecnologias de bombas, as bombas de engrenagens tendem a produzir níveis de ruído mais elevados. As engrenagens entrelaçadas durante a rotação provocam um som mecânico que pode tornar-se perturbador, especialmente se forem utilizadas perto de zonas tranquilas, como zonas residenciais, durante a noite.
Desgaste
Com uma utilização prolongada, as engrenagens da bomba de engrenagens sofrem geralmente um desgaste, o que provoca dificuldades de manutenção. Por vezes, torna-se difícil efetuar a manutenção destas máquinas, uma vez que é necessário desmontar tudo, o que consome muito tempo e energia; além disso, devem ser efectuados controlos frequentes para manter o mais elevado nível de desempenho possível destes mecanismos.
Compreender as bombas de lóbulos
Definição e caraterísticas básicas
As bombas de lóbulos rotativos ou simplesmente bombas de lóbulos utilizam dois ou mais lóbulos que rodam dentro de um invólucro criando câmaras seladas através das quais o fluido é movido de um lado para o outro. São concebidas para lidar com líquidos altamente viscosos, como pastas, lamas, etc., pelo que podem ser amplamente utilizadas em muitas indústrias que lidam com diferentes tipos de materiais espessos. Uma construção robusta garante a fiabilidade da longevidade mesmo em condições de trabalho extremas, pelo que não se avariam facilmente durante processos pesados.
Como funciona uma bomba de lóbulos
Dentro do invólucro do bombas de lóbulosO sistema de refrigeração é composto por lóbulos rotativos. Quando estes lóbulos rodam, formam uma sequência de câmaras fechadas que empurram o fluido da entrada para a saída. Além disso, este tipo de bomba garante um tratamento suave para fluidos sensíveis ao cisalhamento porque os seus lóbulos não se tocam enquanto se movem, reduzindo assim qualquer dano no produto, o que as torna aplicáveis em situações em que é necessária uma transferência delicada de líquidos.
Tipos de bombas de lóbulos
Existem vários modelos disponíveis de bombas de lóbulos para responder a diferentes necessidades industriais. As principais categorias incluem:
- Bombas de lóbulo único: Estas bombas utilizam apenas um lóbulo para movimentar os líquidos. Funcionam melhor com fluidos de baixa viscosidade.
- Bombas de múltiplos lóbulos: Este tipo tem mais de dois lóbulos, aumentando assim a eficiência e a capacidade de lidar com diferentes tipos de líquidos, incluindo aqueles com partículas maiores ou viscosidades mais elevadas.
Vantagens das bombas de lóbulos
Manuseamento seguro de fluidos
O facto de manusearem os fluidos com suavidade torna-os perfeitos para aplicações que envolvam materiais sensíveis a forças de cisalhamento. Além disso, a natureza sem contacto entre os seus lóbulos minimiza as hipóteses de danificar artigos frágeis durante o processo de bombagem, tais como alimentos, medicamentos, entre outros, utilizados na indústria cosmética.
Versatilidade nas aplicações
As bombas de lóbulos podem ser utilizadas em vários sectores devido à sua capacidade de lidar com uma vasta gama de propriedades dos fluidos. Estas bombas têm a capacidade de gerir fluidos de alta viscosidade, lamas, bem como aqueles que têm partículas sólidas suspensas sem causar qualquer dano, tornando-as assim adequadas para muitas indústrias.
Desvantagens das bombas de lóbulos
Gama de pressão limitada
Em termos comparativos, as bombas de engrenagens podem funcionar a pressões muito mais elevadas do que as bombas de lóbulos, uma vez que a conceção destas últimas dá prioridade, em relação às primeiras, a um tratamento suave do fluido, em detrimento, se necessário, de um controlo preciso da pressão, necessário para algumas aplicações.
Necessidade de um tamanho maior
Uma vez que a robustez faz parte da construção da uplobepump, este tipo ocupa geralmente mais espaço em comparação com outros. A necessidade de espaço extra pode ser um problema durante a instalação, quando existem restrições de tamanho, mas, normalmente, os tamanhos maiores justificam-se pelos benefícios de eficiência e longevidade.
Bomba de engrenagem versus bomba de lóbulo: Um estudo comparativo
Eficiência em diferentes aplicações
Fluidos viscosos
Os materiais de elevada viscosidade, como tintas, óleos, resinas, etc., podem ser mais bem manuseados por bombas de engrenagens que têm a capacidade de medir estas substâncias com precisão, mantendo assim taxas de fluxo constantes; além disso, estas bombas continuam a ser eficientes mesmo quando manuseiam fluidos altamente viscosos, sendo assim capazes de satisfazer as exigências da indústria em termos de controlo rigoroso da pressão em qualquer altura.
Outro aspeto positivo das bombas de lóbulos é o facto de também funcionarem eficazmente com este tipo de líquidos, uma vez que a sua conceção permite que funcionem a altas velocidades enquanto invertem as direcções durante o processo de transporte, o que as torna perfeitas para as indústrias envolvidas no processamento de alimentos e produtos farmacêuticos, onde o manuseamento suave de fluidos é mais importante.
Fluidos sensíveis ao cisalhamento
Nos casos em que a sensibilidade ao cisalhamento se torna uma preocupação, a bomba de engrenagens pode nem sempre ser a escolha certa, uma vez que as engrenagens entrelaçadas criam tensões mecânicas que podem degradar materiais delicados, causando assim alterações indesejadas no produto em aplicações que lidam com substâncias sensíveis.
É por esta razão que muitas pessoas preferem utilizar bombas de lóbulos em vez de outros tipos de bombas, especialmente quando transportam cosméticos ou produtos biotecnológicos que requerem cuidado na transferência de fluidos sem que estes sejam danificados devido à sua fragilidade.
Consumo de energia
Requisitos de energia
As bombas de lóbulos, embora eficazes, são potentes devido à sua construção pesada e ao aumento do caudal. A potência acrescida garante que o sistema pode trabalhar com fluidos viscosos e com aqueles que contêm partículas sem comprometer a sua eficiência. A variedade de fluidos que podem ser manuseados com bombas de lóbulos justifica a sua eficácia em termos de potência.
Custos operacionais
As bombas de engrenagens têm baixos custos operacionais porque são simples na sua conceção e requerem menos manutenção. Isto significa que as bombas de engrenagens são fáceis de manter, o que permite poupar muito dinheiro a longo prazo, uma vez que não necessitam de reparações ou substituições frequentes. Por este motivo, as bombas de engrenagens são recomendadas para as indústrias que procuram soluções económicas.
Apesar dos requisitos iniciais de potência mais elevados, as bombas de lóbulos têm custos operacionais competitivos. Este facto é atribuído à sua facilidade de manutenção, bem como à sua durabilidade, que reduz o tempo de paragem, poupando assim nos custos a longo prazo. Além disso, estes tipos de bombas podem funcionar durante períodos mais longos sem manutenção devido à sua capacidade de lidar com diferentes fluidos sem entupimento, sendo assim consideradas investimentos valiosos.
Manutenção e durabilidade
Frequência de manutenção
As bombas de engrenagens devem ser submetidas a uma manutenção regular, uma vez que as engrenagens se desgastam devido ao contacto umas com as outras durante o funcionamento. Assim, é necessário efetuar controlos periódicos para que as peças desgastadas possam ser substituídas, aumentando assim a frequência com que a bomba de engrenagens deve ser mantida, mas é simples porque apenas algumas peças necessitam de atenção.
Os lóbulos sem contacto tornam a manutenção da bomba de lóbulos mais fácil do que a da bomba de engrenagens, em que há contacto entre duas engrenagens que se entrelaçam, resultando em desgaste após algum tempo de utilização. Esta conceção também reduz a frequência com que a lubrificação é necessária, reduzindo assim o número de vezes em que a lubrificação ou o oleamento exigido por tais máquinas, como este tipo, pode ser feito durante um determinado período, em vez de continuamente todos os dias, como teria sido o caso se tivesse usado outro tipo, tornando-as assim mais fiáveis do que outras em termos de as manter sempre prontas para o trabalho, mesmo quando usadas continuamente em condições adversas, onde outros tipos falham devido ao serviço frequente necessário causado pelo funcionamento contínuo a seco, sendo ainda preferidas por muitas indústrias.
Tempo de vida e fiabilidade
As bombas de engrenagens são fiáveis, mas podem ter uma vida útil mais curta porque as engrenagens se desgastam devido à fricção mecânica. Se forem sujeitas a manutenção regular, a sua esperança de vida pode ser prolongada, embora não possa ir além de um determinado limite estabelecido pela natureza da própria conceção, que afecta o tempo que a bomba de engrenagens dura antes de se avariar completamente.
As bombas de lóbulos duram mais do que as bombas de engrenagens, uma vez que não há contacto físico entre as peças, exceto durante a instalação ou a desmontagem, o que significa que o desgaste é menor, aumentando assim os anos em que a bomba de lóbulos funcionará sem desenvolver qualquer problema, desde que seja utilizada corretamente para não danificar as superfícies onde os lóbulos entram em contacto uns com os outros em caso de inversão do sentido do fluxo. Esta robustez garante que, mesmo que substâncias abrasivas passem por elas frequentemente durante períodos prolongados, nenhuma delas se desgasta, o que poderia comprometer os níveis de desempenho em ambientes agressivos, como os encontrados em ambientes industriais que lidam com materiais corrosivos, onde a durabilidade deve ser mais enfatizada, juntamente com termos de confiabilidade que funcionam continuamente durante todo o processo sem parar porque quebraram em algum lugar ao longo da linha devido à incapacidade de suportar os efeitos causados por esses produtos químicos nos materiais utilizados na sua construção, tornando-os candidatos ideais para o manuseio de diferentes tipos de fluidos em vários setores.
Considerações práticas
Aplicações específicas do sector
Indústria alimentar e de bebidas
As bombas utilizadas na indústria alimentar devem ser capazes de manter a qualidade do produto, assegurando simultaneamente o cumprimento das normas de higiene. As bombas de lóbulos são as mais adequadas para este fim, uma vez que não sujeitam os fluidos sensíveis ao cisalhamento a fortes forças mecânicas durante a bombagem. A ação suave dos lóbulos sem contacto também ajuda a preservar produtos lácteos delicados, molhos, bebidas, etc., cuja integridade pode ter sido comprometida por elevados níveis de agitação causados por outros tipos de máquinas concebidas desta forma, especialmente bebidas que contenham sólidos como sumos, pedaços de polpa misturados ou partículas suspensas no próprio líquido, para além de cumprir os requisitos sanitários necessários para a limpeza (CIP) após a conclusão da utilização, em oposição a outro tipo.
As bombas de engrenagens também podem ser aplicadas no sector alimentar, onde é necessária uma medição precisa e a capacidade de lidar com pressões elevadas durante o processo de produção. As bombas de engrenagens externas, por exemplo, provaram ser eficazes no manuseamento de óleos e xaropes com diferentes viscosidades, entre outros ingredientes utilizados nos processos de fabrico de alimentos. No entanto, alguns produtos alimentares podem não ser compatíveis com a ação mecânica exercida pela bomba de engrenagens devido à sua sensibilidade às forças de cisalhamento induzidas ao passarem por espaços estreitos entre os elementos rotativos desses dispositivos, causando assim efeitos indesejáveis nos atributos de qualidade, como a textura, o sabor, o aspeto, etc.
Processamento químico
O processamento químico requer bombas que possam lidar com uma vasta gama de fluidos, incluindo os que são corrosivos ou altamente viscosos. As bombas de engrenagens são úteis neste caso porque permitem bombear solventes a pressões muito elevadas, mantendo simultaneamente taxas de fluxo precisas necessárias para resinas e vários tipos de produtos químicos que são processados em indústrias que lidam com este tipo de actividades, entre outras, e também porque o design compacto facilita a integração em sistemas complexos, mais do que qualquer outro tipo o faria, mesmo que o espaço seja limitado, é possível instalá-las onde for mais necessário, sem grande esforço para as modificações necessárias devido às aplicações de bombas de lóbulos associadas de maiores dimensões em todo o mundo, mas nem todos os locais se adequam a todos os tamanhos, daí a preferência pela escolha de bombas de engrenagens.
As bombas de lóbulos são conhecidas pela sua capacidade de trabalhar com fluidos que contêm partículas, bem como com aqueles que têm viscosidades diferentes em instalações de processamento químico onde é necessário manusear materiais abrasivos ou lidar com substâncias agressivas que poderiam facilmente corroer as peças comuns utilizadas nesses ambientes, além de terem capacidades de fluxo reversível, tornando-as suficientemente versáteis para se adaptarem a diversos processos que envolvem esses produtos químicos em toda a indústria
Análise de custos e benefícios
Custo inicial
A simplicidade da conceção e o reduzido número de peças das bombas de engrenagens conduzem a um investimento inicial mais baixo. Esta acessibilidade torna-as adequadas para empresas com orçamentos limitados. Além disso, as bombas de engrenagens caracterizam-se por pouparem espaço, o que minimiza os custos de instalação.
Por outro lado, as bombas de lóbulos podem parecer mais caras à primeira vista, mas oferecem benefícios a longo prazo que compensam os seus elevados custos iniciais. Estas bombas têm construções fortes capazes de lidar com vários fluidos sem se desgastarem facilmente. Estas qualidades aumentam os níveis de fiabilidade, pelo que a maioria das indústrias considera que vale a pena fazer um investimento inicial nelas.
Poupar ao longo do tempo
As bombas de engrenagem poupam dinheiro a longo prazo através de taxas de operação mais baixas, bem como de menos requisitos de manutenção; isto deve-se ao facto de terem um tamanho compacto e uma elevada eficiência energética. Para além de consumirem menos energia devido à boa capacidade de transferência de energia resultante das suas dimensões reduzidas, isto é, as baixas taxas de pulsação durante o processo de dosagem podem ser alcançadas utilizando a menor quantidade de energia possível, reduzindo assim os custos ao longo dos anos. A manutenção regular destas máquinas também ajuda, uma vez que prolonga a sua vida útil, mantendo sempre um desempenho ótimo.
As bombas de lóbulo conseguem ainda assim proporcionar poupanças consideráveis, mesmo que possa haver um aumento da procura de energia eléctrica durante as fases de arranque, quando comparadas com outros tipos, como as de parafuso ou centrífugas. A razão por detrás disto é que a facilidade de manutenção dá lugar a tempos de inatividade reduzidos, juntamente com reparações acessíveis, tendo em conta a natureza robusta, para além de ser capaz de lidar com diferentes líquidos sem substituições frequentes de peças, o que leva a uma vida útil mais longa e, consequentemente, a mais poupanças, especialmente para quem procura soluções fiáveis de bombagem industrial.
Cada categoria tem os seus próprios pontos fortes, que se tornam claros depois de comparar os sistemas de bomba de engrenagens com os sistemas de bomba de lóbulos. Por exemplo, as unidades de engrenagens funcionam melhor em condições em que os níveis de pressão são mais elevados, sendo também capazes de oferecer serviços energeticamente eficientes durante processos de medição de baixa pulsação. No entanto, os dispositivos do tipo lóbulo são excelentes no tratamento suave de fluidos sensíveis ao cisalhamento, bem como na gestão de variações de viscosidade de grande amplitude, entre outras coisas demasiado numerosas para mencionar aqui, mas todas destinadas a garantir que os clientes obtêm valor pelo seu dinheiro quando compram estas máquinas. Por conseguinte, é importante determinar as necessidades e aplicações específicas antes de fazer uma escolha entre diferentes bombas. Os modelos de engrenagem são recomendados quando é necessário um controlo preciso da pressão a um custo mínimo, enquanto as unidades de lóbulo têm um melhor desempenho em situações que envolvem fluidos de transferência delicados com elevada eficiência. Também podem ser utilizadas em locais onde possa ser necessário utilizar ambos os métodos para atingir os objectivos desejados mais rapidamente do que utilizando apenas um método.
Ao decidir qual o sistema que funciona melhor, a eficiência, a manutenção e a adequação devem ser tidas em conta para encontrar a solução mais adequada para uma determinada aplicação ou indústria.
