Quais bombas de água não precisam de preparação? Guia autoescorvante e submersível

Não momento em que uma nova bomba é ligada, todas as falhas ocultas de instalação tornam-se visíveis. O ar preso na linha de sucção, uma carcaça de bomba vazia ou uma válvula de pé com vazamento impedirão que uma bomba centrífuga comum mova qualquer água. É por isso que os operadores de estações, planeadores de irrigação e engenheiros de manutenção continuam a colocar a mesma questão prática: que tipo de bomba de água não necessita de escorvamento?

A resposta direta é que três famílias de bombas são capazes de produzir vazão sem pré-enchimento manual da linha de sucção: bombas centrífugas autoescorvantes, bombas de deslocamento positivo e bombas submersíveis. Uma quarta categoria, a bomba vertical de eixo longo, também evita a escorva porque seu impulsor é instalado abaixo do nível do líquido. Esses projetos diferem fundamentalmente na forma como removem o ar do caminho de sucção, e cada um tem pontos fortes e limites específicos que afetam a seleção no mundo real.

Resposta rápida: Bombas que não requerem preparação

O que significa escorva e por que a maioria das bombas precisa dela

A escorva é o processo de enchimento da carcaça da bomba e do tubo de sucção com o líquido que está sendo bombeado antes de a bomba ser ligada. Uma bomba centrífuga padrão gira um impulsor e a pressão que ela produz é proporcional à densidade do fluido dentro da carcaça. O ar tem uma densidade de aproximadamente 1,2 kg por metro cúbico, enquanto a água tem cerca de 1.000 kg por metro cúbico. Quando uma bomba padrão dá partida com ar na carcaça, o impulsor simplesmente gira em um gás de baixa densidade e quase não gera sucção. A pressão atmosférica não consegue empurrar a água pelo tubo de sucção e a bomba fornece fluxo zero.

É por isso que as instalações de bombas centrífugas convencionais necessitam de uma válvula de pé na extremidade do tubo de sucção, de um recipiente de escorva ou de um procedimento de enchimento manual. Cada vez que a bomba para e a linha de sucção é drenada, o operador deve reabastecer antes da próxima partida. Em aplicações onde se espera que a bomba inicie e pare automaticamente, como estações de drenagem e sistemas de irrigação, essa etapa manual anula todo o propósito da automação. As bombas discutidas neste artigo eliminam essa etapa de diferentes maneiras, e compreender esses mecanismos é a chave para escolher a bomba certa.

Bombas centrífugas autoescorvantes: a resposta mais amplamente utilizada

Uma bomba centrífuga autoescorvante é semelhante a uma bomba centrífuga padrão por fora, mas seu invólucro é projetado para conter um reservatório permanente de líquido. Quando a bomba arranca, o impulsor recircula o líquido retido. O ar do tubo de sucção mistura-se com o líquido recirculado, sobe para uma câmara de separação e é descarregado para fora da bomba. Após um curto período, normalmente menos de dois minutos a uma elevação moderada, o ar é completamente removido e a bomba funciona como uma bomba centrífuga comum.

Como a carcaça retém líquido após o desligamento, essas bombas podem lidar com um tubo de sucção vazio ou cheio de ar na próxima partida. Esse comportamento os torna adequados para aplicações de drenagem centrífuga autoescorvante , onde a fonte de água pode desaparecer e reaparecer durante a operação. O principal limite é a elevação de sucção prática: a pressão atmosférica limita o máximo teórico a cerca de 10metros, e a operação contínua confiável é normalmente alcançada entre 6 e 8 metros.

Para usuários industriais, a bomba autoescorvante sem vedação da série WFB merece atenção especial porque elimina não apenas o problema de escorva, mas também o selo mecânico. O projeto sem vedação não utiliza vedação dinâmica entre o eixo e a carcaça, o que evita falhas na vedação que são uma fonte comum de vazamento em bombas comuns. Águas residuais contendo sólidos, produtos químicos e outros meios difíceis podem ser tratadas sem o risco constante de desgaste da vedação.

Bomba autoescorvante sem vedação para fluidos e sólidos difíceis Esta bomba remove a vedação mecânica dinâmica entre o eixo e a carcaça, eliminando uma fonte comum de vazamento. Seu design autoescorvante e resistente ao desgaste lida com águas residuais com sólidos e produtos químicos, tornando-o uma opção confiável para indústrias que lidam com falhas de vedação e meios difíceis. Ver Produto →

As séries GJB e GZB acrescentam refinamentos orientados para a eficiência, como um design hidráulico otimizado e uma área compacta, que reduzem o consumo de energia durante a operação normal. Estas bombas são frequentemente utilizadas para irrigação, circulação de água industrial e drenagem de emergência.

Bombas de Deslocamento Positivo: Livres de Priming por Princípio

As bombas de deslocamento positivo não utilizam força centrífuga. Eles criam fluxo expandindo uma câmara para aspirar o líquido, fechando a câmara e depois comprimindo-a para expulsar o líquido. A expansão da câmara reduz diretamente a pressão interna, o que significa que essas bombas podem evacuar o ar de uma linha de sucção e puxar o líquido para cima sem qualquer escorva externa.

Os tipos de deslocamento positivo sem priming mais comuns são:

• Bombas de diafragma, que utilizam uma membrana flexível acionada por ar ou eletricidade e podem atingir alturas de sucção de 8 a 9 metros.
• Bombas de engrenagens e lóbulos, que movimentam líquidos viscosos, como óleos, xaropes e polímeros, e normalmente atingem de 6 a 7,5 metros de altura de sucção.
• Bombas peristálticas, que comprimem uma mangueira ou tubo e são autoescorvantes mesmo com alto teor de sólidos.

As bombas de deslocamento positivo têm dois cuidados práticos. Primeiro, a maioria não consegue secar por longos períodos; o líquido que bombeiam fornece lubrificação e resfriamento para peças internas. Em segundo lugar, devido ao seu mecanismo mecânico de vácuo, pode ocorrer bloqueio de sólidos ou vapor se o filtro de sucção estiver bloqueado. Não entanto, para fluidos limpos, viscosos ou sensíveis ao cisalhamento, eles oferecem uma operação genuinamente livre de escorva que as bombas centrífugas não conseguem igualar.

Bombas Submersíveis: Sem Linha de Sucção, Sem Escorva

As bombas submersíveis resolvem o problema de escorva ao serem mergulhadas diretamente no líquido. O motor e a bomba são construídos como uma unidade selada e o líquido entra através de uma tela de entrada na parte inferior ou lateral. Como a bomba já está abaixo da superfície do líquido, não é necessário vácuo para elevar a água. O impulsor simplesmente empurra o líquido pelo tubo de descarga.

Este projeto é especialmente prático para controle de águas residuais e inundações. As bombas submersíveis para esgoto da série WQ usadas em sistemas de drenagem municipal e de efluentes industriais podem passar sólidos sem entupimento e são iniciadas e paradas automaticamente por interruptores flutuantes. Desde que o nível da água permaneça acima da profundidade mínima de submersão, cada partida é efetivamente uma partida preparada.

Bomba submersível de esgoto WQ para drenagem municipal e industrial Esta bomba submersível integra motor e bomba em uma unidade, passando sólidos e fibras longas sem entupimento. Os interruptores flutuantes permitem partida e parada automáticas, tornando-os práticos para águas residuais, águas pluviais e efluentes industriais, onde a submersão garante escorvamento imediato. Ver Produto →

As bombas submersíveis têm restrições operacionais. Eles são difíceis de inspecionar sem retirá-los do poço, por isso a vedação dos cabos e o monitoramento da umidade são importantes. Também possuem um nível operacional mínimo; em águas muito rasas, uma bomba vertical de eixo longo ou autoescorvante pode ser uma escolha melhor.

Bombas verticais de eixo longo: sem preparação para poços profundos

Bombas verticais de eixo longo são comuns em poços profundos, estações de captação de água e instalações de controle de enchentes. A extremidade hidráulica, incluindo o impulsor, é instalada no fundo do poço, abaixo do nível do líquido. Um eixo longo transmite energia de um motor montado em uma placa de suporte ao nível do solo. Como o impulsor já está submerso, estas bombas arrancam sem escorvamento.

A bomba submersível vertical SCY e a bomba vertical de eixo longo SLC da Double-wheel refletem dois arranjos: a SCY tem um arranjo de motor submersível curto adequado para tanques, enquanto a SLC usa um eixo longo para cobrir distâncias profundas. Ambos os projetos são utilizados em estações costeiras de drenagem de águas pluviais, sistemas de circulação de água e reservatórios industriais. Sua principal vantagem em relação às bombas submersíveis é que o motor permanece acessível na parte superior, facilitando a inspeção e a manutenção dos rolamentos.

As bombas verticais de eixo longo requerem alinhamento cuidadoso durante a instalação e os rolamentos do eixo precisam de lubrificação. Uma vez instaladas, elas são altamente confiáveis ​​para operação contínua em poços profundos onde uma bomba autoescorvante não consegue atingir a altura de sucção necessária.

Comparação resumida

A tabela abaixo resume o comportamento de escorva e a faixa operacional típica de cada tipo de bomba sem escorva, juntamente com as situações em que cada projeto é mais adequado.

Como selecionar a bomba sem escorva correta

A escolha entre os quatro tipos depende menos da escorva e mais do fluido, da geometria da instalação e do padrão de operação. As diretrizes a seguir cobrem as situações comuns nas quais a operação sem escorvamento é essencial.

Bomba autoescorvante automática de alta eficiência com design vertical compacto Esta bomba apresenta uma estrutura fixa tipo torre vertical com pequena área ocupada e manutenção simples. Um dispositivo de controle automático inteligente aumenta sua eficiência, enquanto a porta de sucção pode ser posicionada de forma flexível. Ideal para instalações onde o espaço é limitado ou não há equipamento de elevação disponível. Ver Produto →

Instalação e inicialização: o que muda sem preparação

A remoção da etapa de preparação não elimina a necessidade de boas práticas de instalação. Para uma bomba centrífuga autoescorvante, a carcaça deve ser preenchida com líquido uma vez antes da primeira partida. O tubo de sucção deve ser o mais curto e reto possível, com uma ligeira inclinação ascendente para evitar bolsas de ar, e todas as juntas roscadas devem ser vedadas com fita PTFE ou selante líquido para roscas. Se houver vazamento na linha de sucção, o ar entrará continuamente e a bomba perderá a escorva.

O dimensionamento do tubo é tão importante quanto a vedação. Para uma bomba de 50 m3/h, utilize um tubo de sucção de pelo menos DN100 e mantenha a velocidade abaixo de 2 m/s. Cada curva acrescenta um comprimento equivalente ao tubo e aumenta o risco de acumulação de ar em pontos altos. Um erro comum é usar uma mangueira de sucção flexível com o mesmo diâmetro da entrada da bomba; a mangueira flexível muitas vezes colapsa sob vácuo e prolonga o tempo de escorva.

Para bombas submersíveis, as verificações de instalação concentram-se na entrada do cabo, na profundidade mínima de submersão e na faixa do boiador. A bomba não deve repousar diretamente no fundo de um poço de lodo, pois os sólidos podem bloquear a tela de entrada. Um pequeno riser ou corrente suspensa geralmente resolve isso.

As bombas de deslocamento positivo necessitam de uma válvula de alívio no lado de descarga, pois o vácuo mecânico pode gerar pressões muito altas se a linha de descarga estiver bloqueada. Um medidor de vácuo no lado da sucção é útil para monitorar a altura de sucção real.

O tempo necessário para estabelecer o fluxo depende da altura de sucção, do diâmetro e comprimento do tubo de sucção e da estanqueidade da instalação. Os fatores que controlam o tempo de preparação da água são discutidos com mais detalhes em nosso artigo técnico sobre fatores de tempo de preparação .

Considerações sobre eficiência e custo de energia

Os operadores muitas vezes se preocupam com o fato de as bombas autoescorvantes serem menos eficientes do que as bombas centrífugas padrão. A preocupação é válida para a fase de escorva: durante os poucos segundos ou minutos em que a bomba está evacuando o ar, uma parte do líquido recirculado representa desperdício de energia. Uma vez concluída a escorva, a diferença de eficiência é pequena, geralmente dentro de alguns pontos percentuais de uma bomba centrífuga padrão com o mesmo diâmetro do impulsor.

A comparação muda quando a instalação completa é considerada. Uma bomba centrífuga padrão com válvula de pé sofre uma queda contínua de pressão na válvula de pé e uma perda adicional se o tubo de sucção for longo. Considere uma bomba de 7,5 kW operando 4.000 horas por ano. Uma válvula de pé pode consumir de 1,5% a 3% da altura manométrica total, o que se traduz em cerca de 110 a 220 kWh perdidos por ano para este tamanho de motor. A preços típicos da eletricidade industrial, esse é um custo anual mensurável. Uma bomba autoescorvante com linha de sucção aberta evita totalmente essa perda, compensando a pequena penalidade de eficiência da câmara de recirculação.

As bombas submersíveis e verticais de eixo longo não apresentam perdas de elevação de sucção porque o impulsor está submerso. A eficiência do motor é comparável a outros designs. Para longas horas de operação com fluxo constante, a bomba vertical de eixo longo costuma ser a maneira mais eficiente em termos energéticos de transportar água de um poço profundo.

Diferenças de manutenção entre tipos de bombas sem escorvamento

Cada projeto sem escorvamento tem um perfil de manutenção diferente e isso deve influenciar a decisão de compra quando o acesso ao serviço for difícil.

As bombas centrífugas autoescorvantes são as de manutenção mais fácil para a maioria dos usuários industriais. Não há válvula de pé para inspecionar, o que elimina uma das causas mais frequentes de fluxo lento e perda de escorva em instalações convencionais. No projeto WFB sem vedação, não há vedação mecânica para substituir, portanto o item de desgaste mais comum é simplesmente o impulsor e o revestimento da carcaça em condições abrasivas.

As bombas submersíveis requerem manutenção menos frequente porque o motor é resfriado pelo líquido circundante, mas quando é necessária manutenção, a bomba deve ser retirada do poço. Os detectores de umidade dentro da carcaça do motor alertam sobre quebra de isolamento, e a verificação do cabo e da chave flutuante deve fazer parte da inspeção programada.

As bombas de deslocamento positivo necessitam de inspeção de rotina de diafragmas, válvulas de retenção e vedações. Um diafragma que se rompa inundará o lado de ar de uma bomba pneumática e causará perda de desempenho. As bombas peristálticas requerem a substituição periódica da mangueira, o que é uma tarefa curta e barata.

Falhas comuns relacionadas à preparação evitadas por esses projetos

A vantagem específica de uma bomba sem ferragem pode ser medida pelas falhas que evita numa instalação de bomba convencional.

A primeira é a ligação aérea. Uma bomba centrífuga padrão cuja linha de sucção contém ar preso girará sem mover o líquido, e o impulsor pode superaquecer o pequeno volume de líquido na carcaça até que ele se transforme em vapor. Se a bomba for forçada a continuar a funcionar nesta condição, o empanque mecânico falha num curto espaço de tempo. As bombas autoescorvantes e de deslocamento positivo evacuam o ar automaticamente, de modo que não ocorre retenção de ar.

A segunda falha comum é a perda de escorva através de um vazamento na válvula de pé. Cada vez que uma bomba padrão para, a válvula de pé deve segurar a coluna de líquido no tubo de sucção. Areia, incrustações e detritos impedem o assentamento da válvula; o líquido é drenado de volta e a próxima partida requer uma nova preparação. As bombas autoescorvantes simplesmente se reabastecem e continuam funcionando.

O terceiro são os danos causados ​​pelo funcionamento a seco na vedação do eixo. Em uma bomba padrão, uma partida a seco superaquece rapidamente as faces da vedação, produzindo distorções e vazamentos. Como a bomba sem vedação WFB não possui selo mecânico, ela elimina completamente esse modo de falha.

Perguntas frequentes

Tomando a decisão final

A escolha de uma bomba que não requer escorva começa com a definição da condição de sucção. Se o nível da água estiver abaixo da bomba e entre 6 a 8 metros, uma bomba centrífuga autoescorvante é a solução mais simples, especialmente quando o fluido contém sólidos e a instalação está acima do solo. Se o fluido for viscoso ou precisar de dosagem precisa, escolha uma bomba de deslocamento positivo. Se a bomba puder ser submersa, uma bomba submersível elimina totalmente a questão da escorva. Para poços profundos onde o motor deve permanecer acessível, uma bomba vertical de eixo longo é a opção comprovada.

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