Bomba Hidráulica: Dos Egípcios Até Os Equipamentos De Última Geração
Por Vicente De Aquino
Edição Nº 15 - outubro/novembro de 2013 - Ano 3
A primeira razão para o ser humano necessitar de uma bomba hidráulica foi a agricultura. Uma necessidade premente de produzir mais alimentos para a família, depois para a comunidade e, posteriormente, para toda a população, obrigou o homem a pensar em uma
A primeira razão para o ser humano necessitar de uma bomba hidráulica foi a agricultura. Uma necessidade premente de produzir mais alimentos para a família, depois para a comunidade e, posteriormente, para toda a população, obrigou o homem a pensar em uma forma de irrigação. Daí surgiram os chamados sistemas de bombeamento.
Embora a agricultura esteja em prática há mais de 10.000 anos, os primeiros registros que temos de irrigação são dos egípcios. Inicialmente transportavam a água em potes, mas cerca de 1.500 a.C. apareceu a primeira máquina de elevação de água, a picota.
Depois surgiram o sarilho, usado para elevar um balde, a nora e a roda persa. Todas estas máquinas eram movidas por trabalho humano ou animal. O sarilho é empregado ainda hoje no abastecimento de água.
Muito distante daquela época, apareceram as bombas hidráulicas que são máquinas de fluxo, cuja função é fornecer energia para a água, a fim de recalcá-la (elevá-la), através da conversão de energia mecânica de seu rotor proveniente de um motor a combustão ou de um motor elétrico.
Ao longo dos anos, em função do aumento da população junto com a complexidade de sua estrutura, houve uma crescente demanda por água sendo que os pontos de coleta se tornaram mais escassos e distantes. A partir daí, surgiu à necessidade de se construir bombas hidráulicas mais eficazes e capazes de fornecer água para comunidades e indústrias.
Definição do sistema
A definição de sistema hidráulico consiste no conjunto de elementos físicos associados que, utilizando um fluido como meio de transferência de energia, permite a transmissão e o controle de força e movimento.
Eles se dividem em sistemas de potência utilizando fluidos como circuitos para realizar trabalho (foco da automação) e sistemas de transporte de fluidos: redes de distribuição de água e gás.
A bomba hidráulica é uma máquina que converte energia mecânica em hidráulica. Ela não gera pressão e proporciona o escoamento do fluido.
Existem vários tipos de bombas hidráulicas à disposição no mercado. Entre as principais estão bombas de engrenagens, de pistão, ou de palhetas. Além das bombas, em si, também existem as válvulas responsáveis pelo bom funcionamento do equipamento. São elas: as direcionais, controladoras de vazão (velocidade) e controladoras de pressão (força).
As bombas de engrenagens, basicamente, consistem de uma carcaça com orifícios de entrada e de saída, e de um mecanismo de bombeamento composto de duas engrenagens. Uma das engrenagens, a motora, é ligada a um eixo que é conectado a um elemento acionador principal. A outra engrenagem é a móvel.
As bombas de palheta produzem uma ação direta de bombeamento fazendo com que as palhetas acompanhem o contorno de um anel ou carcaça. Ela consiste de rotor, palhetas, anel e uma placa de orifício com aberturas de entrada e saída.
No caso das bombas de pistão é gerada uma ação de bombeamento, fazendo com que os pistões se alterem dentro de um tambor cilíndrico. O pistão consiste basicamente de um tambor de cilindro, pistões com sapatas, placa de deslizamento, sapata, mola de sapata e placa de orifício.
Novos tempos
O mercado de bombas hidráulicas no Brasil cresceu muito até o início dos anos 2000. Há uma década, por conta da abertura de mercado e entrada de produtos importados de baixa qualidade e valor, as margens de lucro das empresas nacionais foram se achatando. Coincidentemente, percebeu-se um apelo do mercado não mais pela bomba em si, mas por soluções imediatas já que muitos clientes finais não sabiam como encontrar os melhores equipamentos para suas necessidades.
Em 2006 surgiu, a SK Bombas (Soluções King). O diretor é quem explica as plataformas de trabalho de sua empresa: "Trata-se de uma unidade de negócios do grupo empresarial que, de forma independente, tem como missão desenvolver sistemas de transferência de fluidos conforme a demanda de cada cliente. Com isso se busca fornecer produtos e serviços customizados, de maior valor agregado e não só depender de produção e venda de bombas que se tornaram commodities", explica ele.
Em relação aos equipamentos de bombas hidráulicas, hoje em dia, podemos classificar duas faixas sequenciais: 1) Equipamentos tradicionais: a) bombas tipo mancal: montadas sobre bases metálicas para acoplamento por meio de luva elástica um motor elétrico ou a explosão, b) motobombas: que são bombas montadas sobre bases metálicas já acopladas a motor a explosão (gasolina ou diesel), c) eletrobombas que são do tipo monobloco, ou seja, sem o mancal e a luva elástica, e, portanto, acopladas diretamente aos motores elétricos.
"Ocorre que para as instalações em campo de qualquer tipo de bomba acima, se faz necessária a construção de uma casa com base de concreto, coberta, mais as tubulações de sucção (a que entra na bomba) e a de recalque (a que sai da bomba). Esses sistemas dependem de um nível de água mínimo e as obras, em geral, ficam próximas aos mananciais", afirma o diretor.
Nos últimos 10 a 15 anos, porém, ocorreu uma maior demanda de bombas pelo segmento de piscicultura, notadamente devido o aumento de criação de camarão em cativeiro que sobrevive com água salgada.
Os equipamentos usados a princípio não eram apropriados e rapidamente se desgastavam pelo elevado número de peças que sofriam com a corrosão (ferrugem, oxidação, etc), inclusive e, sobretudo, as peças que ficavam submersas (tubos e válvulas de pé).
Ainda, as construções (obras civis) causavam danos ambientais de grande impacto o que passou a ser fortemente reprimido pelos órgãos ambientais. E como o bombeamento varia conforme a altura da maré, a capacidade de bombeamento dos equipamentos tradicionais (que usam casa de bombas) é praticamente nenhuma quando a maré era baixa.
Justamente pela variação das marés e com o objetivo de obter mais água, boa parte dos produtores eram obrigados a funcionar muitas vezes no horário de pico (energia bem mais cara) ou durante a noite (necessário funcionar no horário noturno para acioná-las e desligá-las). Além, disso, em praticamente todas as situações, a maré, ao baixar, faz com que a água se distancie das margens impossibilitando/dificultando/limitando o funcionamento das bombas.
A limitação no tempo de funcionamento exigia, portanto, um número maior de bombas e, consequentemente, maior potência instalada, elevando os custos de investimento, energia, manutenção, etc (sem esquecer o maior dano ambiental provocado pela maior área para um número maior de bombas).
Para solucionar esse problema, aproveitou-se e melhorou-se várias soluções caseiras que surgiam no mercado, notadamente os sistemas flutuantes. Foram desenvolvidas então bombas específicas para água salgada (com peças em bronze e materiais construtivos adequados) e projetamos flutuante em fibra de vidro com desenho adequado para dar maior mobilidade, resistência, durabilidade e segurança.
Foram criados ainda novos produtos e fomentados novos fornecedores que supriram as necessidades com o desenvolvimento de equipamentos e acessórios exigidos para cada solução.
Surgiu assim o sistema flutuante que consiste na utilização de bomba do tipo monobloco e monoestágio (opcionalmente, sob consulta, pode-se adequar o flutuante de fibra para outros tipos de bombas, como a mancal e o múltiplo estágio).
As vantagens desses equipamentos
Evita a construção das tradicionais casas de bombas e, por consequência, os investimos em obras e danos ambientais por elas ocasionados; dispensa as tubulações de sucção e válvulas de pé que dificultam o funcionamento dos equipamentos e demandam mais potência/energia; reduz custo e tempo de instalação (o nosso tempo médio de montagem é de apenas 2 dias por equipamento), a bomba trabalha sempre afogada, ou seja, abaixo da linha d’água o que lhe garante a escorva full time.
A "escorva" é o processo de colocação, (em geral manual, de água dentro das bombas e suas tubulações de sucção, pois sem esta em seu interior as bombas não funcionam. E quando a bomba para e a válvula de pé trava, então a água escoa/retorna e se perde a escorva, fazendo com que a bomba só funcione após novo processo de escorvamento. Esse tipo de situação no segmento de criação de camarão era tão frequente com os sistemas tradicionais que se tornava rotina. O sistema flutuante eliminou esse processo.
Além disso tudo, a escorva permite fácil e rápida relocação do equipamento (mobilidade praticamente não existente nos sistemas tradicionais) e aumenta o tempo de bombeamento pois os sistema tradicionais pedem uma altura da lâmina d’água maior que os do sistema flutuante (o maior equipamento que já instalamos começava a funcionar com lâmina d’água de apenas 0,7m enquanto seus similares do modelo tradicional, na mesma condição, iriam requerer 2,0m).
Também promove um menor custo de manutenção (para bombas centrífugas, tipo monobloco e monoestágio o número de peças é baixíssimo e o flutuante praticamente dispensa manutenção, sendo recomendado revisões a cada cinco anos).
O mais moderno
Para Renato Zerbinati, especialista de produtos WU, da Bombas Grundfos do Brasil, "hoje em dia, o avanço tecnológico é nítido em todos os segmentos do mercado, e com bombas de esgoto não é diferente. Tecnologia tem que ir de encontro com as necessidades dos usuários, em vários níveis, tais como níveis gerenciais até a manutenção. A integração da eletroeletrônica na construção, montagem e automação das bombas e materiais cada vez mais nobres e resistentes à altas temperaturas, abrasivos e sólidos de diferentes origens garantem uma maior vida útil destes equipamentos. A Grundfos, que investe cerca de 3% do PIB mundial da companhia em P&D vem de encontro com as mais avançadas tendências de mercado", explica.
É o próprio especialista quem cita o que há de mais moderno no mercado de bombas hidráulicas na atualidade: "Temos vários modelos de bombas para efluentes no mercado. Os mais comuns são bombas tipo parafuso; bombas re-autoescorvante, tipo Cantlever, EndSuction (Base-luva) com rotores abertos. Mas destacamos as submersíveis por apresentarem mais vantagens, tais como: facilidade na instalação, baixo nível de NPSH requerido, baixo nível de manutenção; menor custo de instalação e construção de uma EEE, menor potência instalada que resulta em menor consumo energético (maior eficiência hidráulica).
Na área da Grundfos, especificamente, Renato fala do que a empresa tem em termos de tecnologia avançada: "Motores de alto rendimento energético, classe EF2-3, de acordo com as rígidas normas européias, garantindo um bombeamento máximo com um menor consumo de energia elétrica; bombas inteligentes, com sensores de temperatura, vibração, detector de umidade na caixa de ligação do motor e detector de umidade na câmara seca, entre o motor e o agregado hidráulico que tem a capacidade de desligar a bomba automaticamente em caso de pane; sensores integrados ao IO113/SM113, que são mais que relês de supervisão, pois eles identificam a causa do problema do equipamento antes mesmo da remoção do mesmo de dentro do poço; impulsores e volutas projetados para, cada vez mais, reduzir o número de entupimentos por causa de sólidos em suspensão. No range Grundfos, destacamos o novo impulsor "S-tube", que associa um novo design tubular, ângulos de direcionamento de bombeamento e grande passagem de sólidos (até 180mm), com a superfície extremamente lisa e cantos arredondados, reduzindo em cerca de 70% as chances de entupimentos em operação, sem perder a eficiência hidráulica do equipamento, por evitar o acúmulo de ar em regiões teoricamente "mortas", e controladores dedicados para EEE, que integram um poderoso cérebro, denominado CLP CU362, com inversores de frequência Grundfos e as bombas inteligentes, recheadas de sensores, facilitam a operação, reduz consumo de energia elétrica, monitoram a hidráulica do sistema e auxiliam no planejamento da manutenção.
Contato das empresas:
SK Bombas: www.skbombas.com.br
Grundfos do Brasil: www.grundfos.com.br