Bomba Centrífuga no Tratamento de Efluentes
Por Carla Legner
Edição Nº 66 - Abril/Maio de 2022 - Ano 11
As bombas centrífugas são equipamentos fundamentais no processo de tratamento de efluente. São responsáveis por locomover volumes de um lugar para outro, que pode ser desde o esgoto bruto, que será coletado por uma empresa de saneamento, como o esgoto tra
As bombas centrífugas são equipamentos fundamentais no processo de tratamento de efluente. São responsáveis por locomover volumes de um lugar para outro, que pode ser desde o esgoto bruto, que será coletado por uma empresa de saneamento, como o esgoto tratado, que posteriormente será encaminhando para reúso ou retornar para algum rio, manancial, dependendo do grau do grau de tratamento.
Trata-se de uma máquina hidráulica que recebe energia potencial (força motriz de um motor), transforma parte desta potência em energia cinética (movimento) e energia de pressão, cedendo estas duas energias ao fluido bombeado, a fim de transportá-lo. São utilizadas nas mais diversas aplicações, atendendo desde pequenas necessidades residenciais até grandes aplicações industriais e agrícolas.
Por meio do giro do eixo, acionado geralmente por um motor elétrico, o rotor da bomba gira e gera uma região de baixa pressão que faz a sucção do fluido a partir do bocal de sucção da bomba. O giro do rotor faz o fluido ser acelerado na região de suas palhetas e gerando uma força centrífuga que projeta o fluido em direção à carcaça da bomba. Esta carcaça, em formato de caracol, direciona o fluido à descarga da bomba, causando incremento de pressão.
O fluido entra na bomba por um bocal de sucção. Neste bocal a pressão pode ser superior (positiva) ou inferior (pressão negativa, vácuo) à atmosférica. Do bocal de sucção o fluido é encaminhado a um ou mais rotores que cedem energia ao fluido, seguindo-se um dispositivo de conversão de energia cinética em energia potencial de pressão.
O fluido sai da bomba pelo bocal de recalque. A energia cedida ao fluido se apresenta sob a forma de diferença de pressão entre a sucção e o recalque da bomba. Esta energia específica (energia por unidade de massa) é conhecida como altura manométrica total (Hman). Em função desta transferência de energia é que podemos elevar, pressurizar ou transferir fluidos.
“De maneira resumida, a finalidade é transportar líquidos de um ponto para outro por meio de acréscimo de pressão a fim de vencer desníveis geométricos e/ou perdas de carga tais como válvulas, restrições, curvas na tubulação, etc” – enfatiza Felipe Bastos, gerente geral da Ruhrpumpen.
Ainda segundo ele, as bombas centrífugas estão presentes em diversas etapas do tratamento de efluentes, como por exemplo, na coleta destes efluentes nos pontos de descarte e seu transporte até as estações de tratamento (Elevatórias de esgoto); no processo de tratamento dos efluentes com injeção de fluidos químicos específicos; e no transporte do efluente tratado até sua destinação, seja retorno a reservatórios e rios ou para reutilização como irrigação, etc.
Categorias e principais características
As bombas são necessárias para transporte eficaz e contínuo de líquidos. A opção por bombas centrífugas, especificamente, permite transporte de grandes vazões com excelente rendimento operacional e alta confiabilidade. Sem a tecnologia das bombas centrífugas, a infraestrutura de saneamento básico seria duramente impactada.
Udson Alves Barreto, gerente de vendas - divisão saneamento da KSB, explica que esses equipamentos são basicamente divididos entre Bombas de poço Seco e Bombas Úmidas ou Submersível. As de poço seco não estão imersas dentro do líquido, ou seja, a bomba de sucção que faz a coleta do esgoto está fora dele, nesse caso, a maioria são bombas horizontais. Já a submersível é aquela que está inserida/mergulhada no líquido dentro do poço.
São caracterizadas por alguns componentes essenciais. O primeiro deles é o Eixo, responsável pela transmissão do torque do motor (geralmente elétrico) para os componentes rotativos da bomba. Em seguida temos o Rotor, que por meio de rotação transmitida pelo eixo, faz a sucção do fluido em sua região de baixa pressão e o acelera por meio do giro de suas palhetas, repelindo-o em sua região de alta pressão em direção à voluta da bomba.
A Voluta (interno da carcaça), por sua vez, em formato de espiral, faz com que o fluido repelido pelo rotor seja coletado e direcionado à descarga da bomba, gerando pressão. A Caixa de vedação faz a selagem da região de alta pressão da bomba, evitando que o fluido escoe entre a junção do eixo (rotativo) e a carcaça (estática). Pode ser gaxetas ou selo mecânico. Por fim, a Caixa de mancal suporta mecanicamente o eixo junto à parte estática permitindo giro livre do conjunto eixo mais o rotor. Usualmente utiliza-se de jogo de rolamentos.
As motobombas centrífugas para tratamento de efluentes são divididas de acordo com o tipo de fluido bombeado e passagem máxima de sólidos. A passagem de sólidos pode variar de 5 a 76 mm de acordo com o tipo de aplicação. “Os produtos podem ser utilizados para drenagem de água limpa, pluvial ou servida, bombeamento de esgoto nas estações elevatórias” – destaca Karen Grobe Miranda, portfolio management – aftermarket da Franklin Electric.
Barreto explica ainda que o tamanho dessas bombas, tanto na horizontal quanto a submersível pode ser de pequeno porte, até 2 cavalos, até bombas de grande porte. “No caso de bombas submersíveis nem tão grandes, hoje, no Brasil, até 10 cavalos mais ou menos. No caso de bombas horizontais com capacidade bem maiores, as grandes Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) tem equipamentos de grande porte e que trabalham a seco” – ressalta.
A escolha do equipamento
A motobomba centrífuga é indispensável nas estações elevatórias e tratamentos de esgoto, sendo também aplicada nas regiões de soleira negativa, onde as instalações se localizam abaixo do nível da rede coletora de esgoto e não é possível o uso da gravidade para escoamento.
Desta forma, devido à sua importância no bombeamento de grandes volumes, a utilização de bombas centrífugas está geralmente atrelada a uma necessidade de elevada confiabilidade, de modo que o equipamento deve seguir operando ininterruptamente por diversos anos e qualquer parada de operação imprevista pode gerar grandes prejuízos financeiros e sérios impactos operacionais e à vida da população.
Por causa desses grandes volumes de líquido envolvidos, usualmente o custo operacional das bombas pode se tornar elevado devido ao consumo de energia elétrica. Neste contexto complexo, Bastos ressalta que é fundamental optar por equipamentos de elevada eficiência e selecionados em um ponto operacional adequado (próximo ao ponto de melhor rendimento do equipamento), o que permitirá menor consumo de energia, menor vibração, maior vida útil dos mancais e da vedação e, com isso, maior tempo de operação sem falhas.
Segundo Karen, para a escolha do melhor produto é necessário conhecer as condições da instalação tais como: altura de sucção, comprimento da tubulação, temperatura do líquido bombeado, altitude em relação ao nível do mar, presença ou não de partículas, uso de tubulações e conexões adequadas, tensão disponível no local.
“Não existe melhor bomba para o tratamento de efluente ou esgoto bruto, tudo depende do projeto” enfatiza Barreto. Ele destaca que para as pessoas que estão diretamente na manutenção, elas vão preferir as bombas horizontais, pois trabalham a seco em um lugar de fácil acesso, onde é possível escutar a bomba. Resumindo, cuidar dessa bomba é muito mais fácil.
A outra, está imersa dentro do esgoto ou efluente, normalmente entre 4 ou5 metros abaixo do nível, onde o profissional não acessa facilmente, apenas controla pelo sensor existente na bomba. Se houver algum tipo de dano, a dificuldade de acesso é maior, ou seja, será necessário guinchar a bomba, colocar em um determinado lugar, realizar uma lavagem para só depois liberar para um mecânico ou técnico realizar a manutenção e reparo.
Por outro lado, há lugares que pede o uso de uma bomba submersível. Uma localidade que tenha um índice de violência muito grande, por exemplo, há o risco de vandalismo. Também deve-se levar em conta a questão do espaço e onde pode ser instalada. As definições de projetos podem passar por essas modificações, e assim identificar uma melhor bomba pela condicional do local.
“Normalmente a escolha é feita pela eficiência. Na hora do projeto a primeira ideia é: qual equipamento mais eficiente? Entretanto pode haver outras situações durante o projeto que faça abandonar esse principal objetivo” – explica Barreto.
Ele enfatiza ainda que a qualidade de ambas as bombas é mesma, o que pode acontecer é ter rendimentos diferentes em função da sua forma construtiva. “Pequena e média vasões conseguimos ter Bombas de poço Seco e Bombas submersível. Já para grandes vasões não temos mais as bombas submersíveis” – completa o gerente da KSB.
Cuidado e Manutenção
Assim como em todos os tipos de equipamentos, para garantir o bom funcionamento do das bombas é necessário seguir as recomendações do fabricante e verificar as condições de funcionamento do produto: tensão, corrente do motor elétrico, pressão e vazão da motobomba. É importante sempre observar se o sistema apresenta ruídos e vibrações anormais. Caso haja algum problema contrate um profissional habilitado para avaliar e verificar o sistema.
Além disso, Karen destaca que deve ser elaborado um plano de manutenção do produto contemplando inspeção das peças, substituição das vedações, verificação de vazamentos, resistência de isolamento do motor e desgaste prematuro dos componentes, entre outros, para garantir o correto funcionamento e a vida útil do produto.
O fato é que, todo equipamento rotativo tem desgastes e vibração, por isso é fundamental observar os níveis de vibração do equipamento, que podem indicar sua saúde operacional. Isso permitirá ao usuário prever períodos de parada para manutenção periódica, a fim de evitar interrupções operacionais abruptas.
É recomendado ainda ter em estoque as peças de desgaste que necessitarão de substituição periódica para planejamento de parada de manutenção. Estas peças são: jogo de rolamentos, jogo de gaxetas ou selo mecânico, anéis de desgaste do rotor e da carcaça (quando aplicáveis), jogo de juntas e o-rings, luva do eixo e, em casos mais extremos, rotor e eixo.
“Toda bomba é um equipamento rotativo e como qualquer equipamento desse tipo requer manutenção prévia, onde cada tipo terá requisitos específicos de precaução. Comparando as duas bombas, uma trabalha fora e outra dentro do líquido, que é totalmente agressivo, obviamente que a manutenção periódica da submersível tem que ser em um espaço de tempo menor do que a bomba horizontal. Lembrando ainda que uma está aos olhos no dia a dia e a outra não” – complementa Udson Alves Barreto.
Quando o assunto é evolução do mercado, Bastos explica que o princípio de funcionamento de uma bomba centrífuga é aproximadamente o mesmo desde a adoção de rotores de palhetas em 1851, com melhorias e padronizações ao longo do século XX. Por um lado, tratando-se de uma invenção simples e robusta, o princípio mecânico sofreu poucas alterações significativas. Por outro lado, há 03 importantes inovações nas últimas décadas:
1. Adoção de materiais mais suscetíveis a corrosão, como ligas em duplex / super duplex / etc. 2. Adoção de sistemas computacionais tipo CFD (Computational Fluid Dynamics) para simulação e definição de hidráulicas com significativo ganho de eficiência e melhorias hidráulicas; 3. Adoção de sistemas de monitoramento local e remoto para vibração, temperatura, pressão, etc com alarmes e desligamentos automáticos para proteção do equipamento.
“O marco no saneamento é uma luz para uma evolução que ainda não se transformou totalmente em realidade. Com a entrada das empresas privadas, a gente já começa a desmembrar que efetivamente está sendo feito alguma coisa, ainda que de forma embrionária, mas eu já percebo que existem coisas acontecendo” – finaliza Barreto.
Contato das empresas
Franklin Electric: www.franklinwater.com.br
KSB: www.ksb.com
Ruhrpumpen: www.ruhrpumpen.com