Manuseio de viscosidade, resposta à pressão e aplicações
Comparação entre bombas centrífugas e de deslocamento positivo em detalhes
| Recursos | bombas centrífugas | bomba de deslocamento positivo |
|---|---|---|
| Eficiência | Pico de eficiência no BEP, afetado pela viscosidade | Mantém a eficiência constante, lida com alta viscosidade |
| Manuseio de 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 mudanças de pressão, com dificuldades de estabilidade | Lida com mudanças de pressão de forma eficaz e oferece estabilidade |
| Aplicativos | Abastecimento de água, HVAC, irrigação | Medição, sistemas hidráulicos, transferência de substâncias espessas |
As bombas são usadas em muitos setores, incluindo o manufatureiro e o farmacêutico. Há dois tipos principais de bombas: as centrífugas e as de deslocamento positivo. Ao escolher entre as duas, é importante observar que uma bomba centrífuga usa um impulsor que gira para criar energia cinética que aumenta a velocidade do fluido. Por outro lado, uma bomba de deslocamento positivo puxa o fluido para dentro de uma cavidade e depois o força para fora por meio da sucção. O tamanho do mercado global de bombas industriais foi avaliado em cerca de US$ 70 bilhões em 2020 e deverá atingir US$ 85-90 bilhões até 2025. Esta postagem do blog apresentará uma comparação detalhada desses dois tipos de bombas com suas aplicações e recursos exclusivos.
Vídeo de referência
Definições e princípios de trabalho
Bombas centrífugas
Definição: Dispositivo mecânico projetado para movimentar fluidos por meio da conversão de energia cinética rotacional em energia hidrodinâmica, em que se usa um impulsor rotativo para aumentar a velocidade do fluido, que posteriormente se transforma em pressão.
Princípio de funcionamento: nesse tipo de sistema de bomba, conforme mostrado no diagrama acima à esquerda (1), quando o líquido entra pelo orifício (2), devido à rotação de alta velocidade acionada pelo motor elétrico, a força centrífuga que empurra a água para fora por meio de palhetas curvas aumenta a velocidade antes de entrar na carcaça da voluta ou na seção do difusor, onde o fluxo de alta velocidade se converte em pressão mais alta, resultando em descarga contínua pela porta de saída (3).
Bombas de deslocamento positivo
Definição: São dispositivos mecânicos que movem fluidos prendendo um volume fixo e, em seguida, forçando-o para o tubo de descarga, ou seja, tecnologia rotativa ou recíproca; a rotativa usa peças de malha, enquanto a recíproca emprega pistões, êmbolos, diafragmas etc.
Princípio de funcionamento: O fluido é puxado para dentro de uma cavidade e mecanicamente deslocado de lá para o lado de entrega usando certos meios, como lóbulos de engrenagens etc., geralmente chamados de bombas rotativas, mas quando se trata de bombas recíprocas, elas funcionam aprisionando certa quantidade de líquido dentro de uma câmara que é empurrada para fora com o pistão ou o diafragma, garantindo assim uma taxa de fluxo quase uniforme, mesmo que a pressão mude. As bombas de deslocamento positivo podem lidar com fluidos altamente viscosos com facilidade e também são adequadas para uso em condições de pressão variável.
Comparação de eficiência
Bombas centrífugas
Eficiência em várias condições: A bomba centrífuga tem uma curva de eficiência que atinge o pico em seu Ponto de Melhor Eficiência (BEP). Esse ponto representa onde a máquina opera de forma mais eficiente. A eficiência diminui muito à medida que você se afasta do BEP. O fluido de alta viscosidade afeta negativamente esse tipo de eficiência porque os líquidos mais espessos aumentam a resistência, impedindo a manutenção de fluxos mais altos.
Fatores que afetam a eficiência: Há vários fatores que afetam o bom funcionamento das bombas centrífugas, mas o projeto do impulsor é muito importante entre todos eles, pois, se não for feito corretamente, pode ocorrer perda de energia durante a operação devido à formação de correntes de Foucault nas passagens que levam às cavidades onde esses dispositivos estão localizados; da mesma forma, a condição de fluxo suave deve ser mantida em toda a periferia dos impulsores, de modo que a velocidade da bomba deve ser outra consideração, pois as altas velocidades aceleram o desgaste, o que, por sua vez, reduz a eficácia geral a longo prazo, dependendo das propriedades do fluido que se deseja conhecer.
Bombas de deslocamento positivo
Eficiência em diferentes condições
As bombas de deslocamento positivo têm eficiência quase constante em várias condições. Essas bombas podem trabalhar com fluidos de alta viscosidade de forma eficaz, o que as torna adequadas para uso em aplicações que envolvem substâncias pesadas, como óleos e resinas. Diferentemente das bombas centrífugas, as bombas de deslocamento positivo sempre fornecerão a mesma quantidade de líquido, apesar de qualquer alteração na pressão. Essa propriedade garante um desempenho inigualável, mesmo que haja flutuações na pressão.
Fatores que afetam a eficiência
Há vários fatores que determinam a eficiência de uma bomba de deslocamento positivo. O projeto da câmara e a precisão com que suas peças móveis foram fabricadas desempenham papéis importantes nesse sentido. Componentes bem projetados ajudam a minimizar os vazamentos internos, garantindo, assim, que ocorra o deslocamento adequado do fluido dentro dela. A eficiência também pode ser influenciada pelo tipo de fluido que está sendo manuseado; esses dispositivos funcionam melhor com líquidos de alta viscosidade e têm um desempenho ruim quando são usados com líquidos de baixa viscosidade. Também é necessário fazer manutenção regular para mantê-los funcionando de forma ideal, sendo que uma boa lubrificação deve sempre acompanhar a substituição oportuna de peças desgastadas.
Manuseio de diferentes viscosidades de fluidos
Bombas centrífugas
Desempenho com fluidos de baixa viscosidade
As bombas centrífugas se destacam quando se trata de fluidos de baixa viscosidade. Isso se deve ao projeto do impulsor, que permite um movimento fácil sem muita resistência oferecida por esses líquidos. Quando água ou óleos finos são bombeados com essa máquina, eles fluem pelo sistema suavemente devido ao menor atrito criado pela leveza do peso, mantendo, assim, a alta eficiência durante toda a operação, mesmo que ocorram mudanças de velocidade frequentes ao longo de seu caminho até o ponto de saída, onde a cabeça precisa de mais energia para entrar em movimento novamente antes de sair do tubo de entrada em forma de funil que leva para longe do tubo de saída de descarga conectado em algum lugar entre os tanques com nível de capacidade total alcançado após algum tempo desde o início, preenchendo o espaço vazio deixado para trás pelo tanque anteriormente ocupado. O arrasto de atrito reduzido do rotor garante que a taxa ideal de fluxo seja alcançada em todos os momentos.
Desempenho com fluidos de alta viscosidade
O principal problema das bombas centrífugas surge quando elas precisam lidar com fluidos de alta viscosidade. Nessas ocasiões, a espessura do fluido aumenta, o que, por sua vez, leva a um aumento correspondente no arrasto de atrito que age contra a rotação dos impulsores dentro dela, causando uma quantidade significativa de perda de energia, reduzindo consideravelmente a eficiência da bomba, de modo que as taxas de fluxo e as cabeças de pressão desejadas não podem mais ser mantidas por elas, conforme necessário para esses tipos de líquidos sob essas condições específicas em que é necessária uma força maior para se mover por essas máquinas contra a resistência oferecida por sua natureza pesada. Isso acontece porque é preciso trabalhar mais nelas devido ao aumento da resistência, o que equivale a bombear xarope ou óleo espesso por um tubo estreito em comparação com um tubo mais fino com o mesmo diâmetro, mas com comprimento maior, preenchido apenas com água.
Desempenho com fluidos de baixa viscosidade
As bombas de deslocamento positivo têm dificuldade para trabalhar com fluidos de baixa viscosidade. Sua construção implica em reter e empurrar volumes fixos de líquido. A espessura dos líquidos, como a água, faz com que eles passem facilmente pelas partes móveis, o que leva à ineficiência, pois a bomba não consegue manter uma taxa de fluxo consistente. Esses dispositivos funcionam melhor quando usados para substâncias espessas. O vazamento é mais pronunciado em fluidos mais finos, o que afeta o desempenho geral.
Desempenho com fluidos de alta viscosidade
As bombas de deslocamento positivo são projetadas para uso com líquidos altamente viscosos. Elas podem lidar eficientemente com esse tipo de material, confinando e deslocando quantidades definidas a qualquer momento durante sua operação, conforme mostrado abaixo: Substâncias de alta viscosidade, como óleos ou resinas, fluem suavemente pela bomba de deslocamento positivo porque sempre têm velocidade quase igual, independentemente das mudanças feitas ao redor dela durante a fase de variações de pressão, em que outros tipos podem falhar, especialmente se forem projetadas sozinhas, sem um sistema de backup que garanta o fornecimento contínuo mesmo quando uma unidade falhar durante o período de manutenção.
Estabilidade da pressão
As bombas centrífugas têm problemas para manter a estabilidade da pressão. A velocidade na qual o rotor gira determina a pressão de saída. Qualquer alteração na velocidade leva a alterações correspondentes na pressão. Essa falta de estabilidade pode causar problemas para os setores que precisam de um controle cuidadoso das pressões durante determinadas operações e processos. Portanto, esses setores geralmente buscam alternativas às bombas centrífugas quando se trata de garantir pressões estáveis ou constantes.
Bombas de deslocamento positivo
Resposta a mudanças de pressão
As bombas de deslocamento positivo são boas para responder às mudanças de pressão. Essas máquinas mantêm uma taxa de fluxo 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 esse motivo, 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 altos de estabilidade em relação às pressões. A viscosidade e a densidade do líquido que está sendo bombeado não afetam seu desempenho. Por esse motivo, as bombas de deslocamento positivo são as preferidas por muitos setores que exigem controle preciso de diferentes tipos de fluidos em várias condições.
Aplicações típicas
Bombas centrífugas
Usos comuns
A ampla gama de aplicações atendidas pelas bombas centrífugas se deve à sua capacidade de manusear fluidos de baixa viscosidade com eficiência. Elas são adequadas para uso em sistemas de abastecimento de água porque podem movimentar grandes quantidades de água sem desperdiçar energia. Os sistemas de HVAC dependem desses dispositivos para circular a água e manter as configurações de temperatura dentro dos edifícios. Os sistemas de irrigação também os consideram úteis, pois fornecem altas taxas de fluxo necessárias para a distribuição uniforme em vastos campos agrícolas.
Exemplos do setor
Em fábricas de processamento de alimentos, onde líquidos finos, como sucos, leite etc., precisam ser transportados, a força centrífuga entra em ação principalmente. O setor de petróleo e gás também depende desse equipamento para movimentar produtos petrolíferos e gerenciar refinarias.
Bombas de deslocamento positivo
Usos comuns
As bombas de deslocamento positivo são usadas em situações em que é necessário um controle preciso do fluxo, especialmente quando se lida com fluidos altamente viscosos. Esses tipos de máquinas funcionam muito bem em aplicações de medição/dosagem, pois podem fornecer quantidades precisas de líquido de forma consistente. Os sistemas hidráulicos usam esse tipo de bomba para gerar as altas pressões necessárias para alimentar vários tipos de máquinas. As indústrias que lidam com a transferência de substâncias espessas, como resinas, óleos, xaropes etc., preferem a bomba de deslocamento positivo devido à confiabilidade da eficiência exibida por esses dispositivos ao manusear esses materiais.
Exemplos do setor
Nas empresas de fabricação de produtos farmacêuticos, as bombas desempenham um papel importante, garantindo que os ingredientes ativos dos medicamentos sejam administrados corretamente. As fábricas de tintas e revestimentos não conseguiriam operar sem elas, pois ajudam a movimentar líquidos pesados, como tintas, vernizes etc. As fábricas de processamento de alimentos precisam dessas unidades, especialmente as linhas de produção de massa de mel e chocolate.
Pense nos requisitos e nos recursos específicos da aplicação ao escolher uma bomba. Para situações de alta vazão e baixa viscosidade, as bombas centrífugas podem ser vantajosas. As bombas de deslocamento positivo funcionam melhor com fluidos de alta viscosidade e aplicações que exigem taxas de fluxo constantes. Conhecer essas distinções ajuda a fazer uma escolha adequada de bombas, o que, por sua vez, aumenta a eficiência e a confiabilidade durante as operações industriais.
