Bomba d'água de alta pressão: princípio de funcionamento, tipos, regras de seleção e operação

Os moradores de comunidades rurais, cujos territórios não estão conectados às redes centrais de abastecimento de água, resolvem a questão do fornecimento de água instalando sistemas autônomos. Na realização dessa tarefa, a bomba de água de alta pressão desempenha um papel fundamental. Sua principal função é estabilizar a pressão no sistema.

Explicaremos qual a variedade de bombas de água que o mercado oferece e quais critérios usar para escolher o equipamento. Conheceremos os principais fabricantes do segmento. Aqui você aprenderá sobre as características construtivas dos aparelhos que fundamentam a divisão em tipos.

Para uma compreensão visual, complementamos o texto com diagramas úteis, coleções de fotos e guias em vídeo.

Finalidade e tipos de agregados

Independentemente de onde a água é captada – de um corpo d'água próximo, de um poço especialmente construído ou de um cisterna – o fornecimento automático para o terreno pode ser realizado com uma bomba comum.

Mas para o funcionamento normal dos eletrodomésticos, a pressão da água no sistema deve ser de pelo menos 2,5 atmosferas e não exceder 6 atmosferas. E esse parâmetro só pode ser alcançado instalando um sistema de manutenção de pressão constante. Para isso, são utilizadas diversas opções de bombas de alta pressão para água.

Quando é necessária uma bomba de alta pressão?

Dispositivo para aumentar e manter a pressão da água em um sistema autônomo é usado quando a pressão é tão baixa que não é possível usar água para operar eletrodomésticos.

A instalação de uma bomba é permitida, mas não é particularmente recomendada para estabilizar os parâmetros de pressão no circuito do apartamento, se os moradores estiverem com uma real escassez de água.

Este tipo de bomba de água tem a função de aumentar a pressão em um sistema de encanamento individualmente configurado, se a potência da bomba elevatória não for suficiente para garantir a pressão normal.

O uso do dispositivo será relevante se a pressão no sistema for de no máximo 1 – 1,5 atmosferas. O dispositivo de pequeno porte pode ser instalado tanto no encanamento geral quanto na saída para um eletrodoméstico específico. Por exemplo, conectando-o ao tubo que fornece água para um aquecedor ou máquina de lavar.

No primeiro caso, será necessário adquirir um dispositivo potente com boas características de desempenho; no segundo, pode-se instalar uma pequena bomba automática de baixa potência.

O funcionamento do equipamento pode ser realizado por meio de:

• Controle manual – implica o funcionamento contínuo do dispositivo, independentemente de haver fornecimento de água no momento, mas com a condição de que o desligamento seja feito manualmente. É utilizado na instalação de 'pisos aquecidos', onde é necessário manter constantemente a pressão nos circuitos de aquecimento no nível adequado.
• Modo automático – a ativação do dispositivo é feita pelo sistema automático, por exemplo, ao abrir a torneira. O funcionamento é regulado por um sensor de fluxo especial: no momento em que a torneira é fechada, a bomba para.

A principal função do sistema de regulação é ligar o equipamento quando a pressão cai e desligá-lo quando atingir o parâmetro definido. Afinal, a queda de pressão na tubulação e seu aumento excessivo danificam as conexões dos tubos e prejudicam o funcionamento dos eletrodomésticos.

Medidas alternativas para aumentar a pressão

No entanto, a instalação de uma bomba destinada a aumentar a pressão será completamente inútil se a fonte tiver baixa vazão. Também não ajudará se o sistema for fechado de vez em quando. A solução ideal nessa situação é usar uma estação de bombeamento autoaspirante.

A estação de bombeamento é equipada com base na mesma categoria de bombas, equipadas com injetores ou sem eles. Além disso, é complementada com um acumulador hidráulico, destinado ao armazenamento de água. Externamente, é semelhante a um tanque comum, mas por dentro possui uma membrana de borracha com ar. O conjunto de equipamentos e dispositivos é controlado por um relé de pressão da água.

Durante a operação da estação em período de fornecimento contínuo de água, a bomba enche o tanque de armazenamento com água, de onde ela é posteriormente consumida.

A instalação de uma estação de bombeamento autoaspirante é eficaz também quando no porão da casa a pressão está normal, mas nos andares superiores não há pressão alguma.

A água acumulada pode ser usada posteriormente, independentemente de haver água no sistema, o que é especialmente relevante em caso de interrupções frequentes no abastecimento. Uma desvantagem significativa dessas instalações é o tamanho volumoso devido ao tanque hidráulico e o ruído do equipamento durante o funcionamento.

Em vez de um tanque hidráulico, pode-se usar um tanque de armazenamento comum, no qual a água será acumulada durante o período de fornecimento com pressão normal. Pode ser instalado em um suporte elevado ou no telhado da casa, e durante as interrupções usar a reserva.

Uma das opções para resolver o problema da falta de pressão – é a instalação de um tanque de armazenamento. Ele é colocado no ponto mais alto possível, geralmente em um sótão isolado.

Tipos e funcionamento das bombas de alta pressão

Antes de decidir instalar um dispositivo de bombeamento de reforço, é necessário avaliar o estado da tubulação. É possível que a falta de pressão seja devido a tubos entupidos com sedimentos. Se a única maneira de sair da situação difícil for instalando o aparelho, então vale a pena conhecer mais detalhadamente suas especificações técnicas.

O princípio de funcionamento das bombas de alta pressão, independentemente do tipo de elemento de trabalho e do tipo de construção, é o mesmo. O aparelho, durante o funcionamento do conjunto de trabalho, cria um vácuo no interior da cavidade, através do qual a água é aspirada.

Através da criação de um vácuo, a água é 'puxada' da fonte para a câmara e, em seguida, sob alta pressão, é empurrada através do tubo de saída

Estão disponíveis modelos de tipo universal, adequados para água de qualquer temperatura, e aqueles que podem ser usados apenas em ambiente frio ou apenas quente.

Dependendo do método de resfriamento do motor em funcionamento, as unidades são de dois tipos: com rotor seco e com rotor molhado.

Agregados com rotor seco

As modificações com rotor seco são difíceis de confundir com as análogas molhadas. Elas têm uma forma assimétrica com um claro desvio para o lado da parte motriz do aparelho. Isso ocorre porque o motor é equipado com um dispositivo de resfriamento com palhetas, pois não é lavado pela água durante o funcionamento.

Devido à forma assimétrica e ao deslocamento do eixo para o lado do motor, os modelos 'secos' são equipados com acessórios de console para fixação adicional na parede.

Os dispositivos de transferência equipados com rotor seco são conhecidos pelo alto nível de desempenho e são utilizados quando é necessário abastecer grandes áreas com água

Devido ao fato de que, nesses modelos, o motor é separado da parte hidráulica por um selo de vedação no eixo, eles duram muito mais do que os modelos “úmidos”. No entanto, o selo, assim como o rolamento, tem a propriedade de se desgastar e precisa ser substituído periodicamente.

Por esse motivo, os equipamentos equipados com rotor seco exigem manutenção técnica mais frequente e lubrificação regular das peças em atrito. Outra desvantagem – os dispositivos “secos” fazem barulho, portanto, o local para sua instalação deve ser cuidadosamente planejado.

Dispositivos com rotor úmido

Os equipamentos de fluxo contínuo pressupõem resfriamento pela água bombeada. Nesse caso, o rotor do dispositivo é colocado em um ambiente aquático e isolado do estator por uma barreira à prova d'água.

Os equipamentos com rotor úmido se caracterizam pelo baixo nível de ruído gerado. Bombas de circulação com rotor úmido são projetadas para sistemas de aquecimento, mas frequentemente são usadas para sistemas de abastecimento de água no aquecimento de ambientes residenciais.

Os dispositivos deste tipo possuem construção modular, o que permite desmontá-los facilmente em componentes quando necessário substituir um elemento individual.

Os rolamentos lisos utilizados na montagem da estrutura não requerem manutenção adicional. No entanto, as bombas “úmidas” têm menor vida útil e perdem para os equipamentos “secos” em termos de pressão gerada. Há restrições quanto à direção da instalação – apenas horizontalmente.

Uma desvantagem significativa das bombas desse tipo é a vulnerabilidade ao trabalhar com água suja, cujas partículas estranhas podem danificar o dispositivo.

Divisão pelo método de criação da câmara de vácuo

O mecanismo de funcionamento deste tipo de dispositivo baseia-se na reação de deslocamento. O processo de bombeamento é realizado sob o efeito da alteração do tamanho da câmara de trabalho. A magnitude do vácuo formado depende diretamente do grau de estanqueidade da câmara de trabalho.

A magnitude do vácuo pode ser ajustada. Com isso, a pressão em pontos específicos do sistema pode aumentar ou, ao contrário, diminuir.

As bombas de vácuo na maioria das configurações têm forma cilíndrica, com um eixo equipado com um rotor ou impulsor embutido em seu interior.

O eixo é a ferramenta de trabalho principal do mecanismo. O rotor equipado com pás realiza movimentos rotacionais. Sob a ação das pás em movimento circular, ocorre a captura do líquido presente na câmara de trabalho. À medida que gira, forma-se uma força centrífuga. É ela que leva à formação de um anel líquido. O espaço vazio formado dentro do anel representa o vácuo.

Dependendo dos métodos pelos quais a câmara de vácuo é criada, as bombas de alta pressão para água podem ser centrífugas, vibratórias e de vórtice.

Dispositivos do tipo centrífugo

As bombas centrífugas bombas de bombeamento são o tipo mais comum de dispositivos de transferência capazes de fornecer alta pressão no sistema. Elas bombeiam água através da rotação de um impulsor fixado dentro de uma carcaça em forma de espiral. O impulsor consiste em dois discos unidos, entre os quais são fixadas pás na direção oposta ao fluxo do líquido que entra.

As estações centrífugas são equipadas com tanques hidráulicos, que fornecem um reservatório de água em caso de escassez e flutuações de pressão, e dispositivos de controle automático

Durante a rotação, é gerada uma força centrífuga que estimula o deslocamento dos fluxos de água do centro da câmara, lançando-a para as áreas mais distantes. Com isso, o nível de pressão no centro do impulsor em rotação diminui, e a água começa a entrar no interior da carcaça.

Os dispositivos centrífugos, na maioria das versões, são equipados com acumuladores hidráulicos. Eles são conectados às tubulações de pressão por meio de conexões de diferentes diâmetros.

Se o volume do tanque hidráulico da estação de bombeamento for insuficiente, ela pode ser usada como uma unidade que fornece água para um tanque de armazenamento

O equipamento do tipo centrífugo é capaz de fornecer um suprimento ininterrupto de água com alta pressão. A única condição de operação é que, ao iniciar a unidade, a carcaça deve ser preenchida com água. A variedade centrífuga tem limitações: ela não pode bombear água de profundidades superiores a 8 m, mas como complemento em um sistema de aumento de pressão com várias bombas e acumuladores, é bastante adequada.

Bombas eletromagnéticas vibratórias

O princípio de funcionamento das bombas vibratórias baseia-se na capacidade do ímã, por ação da corrente alternada, de atrair e depois soltar alternadamente o conjunto armadura-êmbolo. Com a mudança de polaridade, a armadura realiza movimentos alternados. Em um segundo, a posição da armadura pode mudar dezenas de vezes.

Devido à ausência de peças rotativas nos dispositivos eletromagnéticos do tipo vibratório, eles são considerados os mais confiáveis e duráveis.

Como resultado das vibrações, a água é primeiro sugada para a câmara de trabalho e depois expelida através da válvula para o tubo de pressão. O equipamento vibratório pode operar em conjunto com uma bomba centrífuga ou pressurizar a reserva de água em um tanque de armazenamento.

Modelos de bombas de vórtice

Na cavidade do corpo desses equipamentos, há um disco plano equipado com pás fixadas radialmente. A rotação da roda com pás periféricas cria o vácuo.

Sob a ação da rotação do disco, o líquido entra em uma cavidade especialmente projetada no corpo e, após passar pela câmara, é expelido para fora.

Os dispositivos vortex são conhecidos por sua alta força de sucção. Não temem a presença de bolhas de ar na água. No entanto, são vulneráveis à presença de partículas suspensas no líquido e, por isso, têm aplicação limitada. Como os dispositivos vortex quebram rapidamente ao bombear águas sujas, não são recomendados para uso em poços arenosos ou cisternas.

Principais fabricantes e modelos populares

Entre as marcas mundiais mais populares e confiáveis, destacam-se:

• «Grundfos» – empresa dinamarquesa que aposta em bombas com sistema de circulação, caracterizadas por volumes reduzidos.
• «CatPumps» – a característica dos equipamentos produzidos sob esta marca é a baixa pulsação dos mecanismos com pressão máxima elevada.
• «Wilo» – grupo alemão especializado na produção de estações de bombeamento compactas, equipadas com acumuladores hidráulicos integrados.
• «Sprut» – a particularidade das bombas para aumento de pressão desta marca é a exigência quanto à pureza e temperatura da água.

Os fabricantes acima mencionados produzem seus produtos com tecnologia comprovada, que garante a confiabilidade dos equipamentos de bombeamento. Eles possuem proteção contra sobrecargas, ciclicidade e funcionamento a seco.

A faixa de preço dos modelos de bombas de baixa potência varia entre 30-50 u.m. Modelos mais potentes, equipados com sistema de automação, podem ser adquiridos na faixa de 70-100 u.m. As estações de bombeamento custam entre 80-150 u.m.

Unidades compactas e leves são convenientes tanto para sistemas individuais de abastecimento de água quanto para uso em apartamentos.

Entre os modelos do segmento de preço médio, os seguintes se destacaram:

• «Sprut 15WBX-8» – construção simples com rotor seco tem capacidade de 480 l/h com potência consumida de 90 W. Aparelho compacto e leve, instalado diretamente no tubo.
• «Euroaqua 15WB-10» – unidade elétrica de vórtice lida facilmente com líquido que contenha ar ou gás.
• «Cristal 15GRS-10» – o modelo é conhecido pelo baixo consumo de energia e alta eficiência, e tem a capacidade de aquecer o fluxo de água até 65 graus.

Não vale a pena economizar e comprar imitações chinesas. Os técnicos não se dispõem a repará-las. Fabricantes inescrupulosos as montam de forma que a quebra de um único componente leve imediatamente à necessidade de substituição completa da unidade.

Particularidades da escolha do equipamento

Ao escolher uma bomba para garantir pressão, deve-se considerar uma série de parâmetros.

Determinação do desempenho do agregado

Este parâmetro depende da tarefa atribuída à bomba e da vazão de água necessária. No cálculo da vazão total de água, consideram-se as necessidades domésticas e residenciais, com base nos valores somados da vazão máxima de água em todos os pontos de consumo em funcionamento em uma unidade de tempo.

Um gráfico, que a maioria dos fabricantes inclui nas instruções das bombas, ajuda a determinar a relação entre a capacidade e a altura manométrica do dispositivo.

A capacidade das bombas do segmento de preço médio é suficiente para aumentar a pressão em pelo menos 1-1,5 atmosferas. Se isso não for suficiente, o sistema é complementado com bombas de aumento de pressão ou redutores estabilizadores de pressão.

Opção econômica para aumento de pressão – instalação de um redutor no ponto de entrada do sistema na casa ou apartamento. O dispositivo estabiliza automaticamente a pressão no circuito.

Ao escolher a unidade, deve-se considerar também que a capacidade do dispositivo de bombeamento não exceda a capacidade do poço ou cisterna. Caso contrário, com o esvaziamento rápido da fonte e seu reabastecimento tardio, o equipamento simplesmente funcionará 'a seco'. E isso pode levar à sua quebra.

Pressão recomendada do dispositivo

Este parâmetro define o valor da altura em metros que a unidade é capaz de elevar a água. Ao determinar a altura manométrica necessária, deve-se considerar a distância horizontal de fornecimento de água e as perdas de pressão padrão durante o transporte pela tubulação.

Se este parâmetro for calculado por uma fórmula simplificada, seu valor é considerado igual a um décimo do comprimento total da linha horizontal. Por exemplo, um décimo do comprimento da mangueira conectada à bomba de irrigação de áreas verdes.

Por exemplo, ao construir um poço com profundidade de 10 metros para fornecer água a uma casa localizada a 12 metros do ponto de captação, considerando a elevação de 4 metros acima do solo, a pressão da unidade é calculada somando os valores: 10 + 4 + (12:10) = 15,2 metros.

Mas para obter cálculos mais precisos, também devem ser considerados o diâmetro da tubulação e as perdas de carga ao elevar a água pelos canos, bem como sua passagem por curvas e conexões. Afinal, com pressão insuficiente, a pressão na saída será baixa. Por esse motivo, ao projetar sistemas de captação de água, são escolhidas bombas capazes de manter a pressão no sistema entre 2 e 6 bar.

Não se deve escolher unidades com indicadores mais elevados para uso doméstico, pois, ao criar cargas excessivas, elas podem causar desgaste rápido da tubulação e dos equipamentos sanitários.

Ao escolher o equipamento, também é importante considerar:

• faixa de temperaturas de trabalho;
• o nível de ruído gerado durante o funcionamento.

Estão disponíveis no mercado modelos elétricos e unidades a combustível líquido. Os primeiros são alimentados apenas pela rede elétrica. Podem ser bifásicos ou trifásicos. Os segundos são equipados com motor de combustão interna. Eles utilizam diesel ou gasolina como combustível.

A presença de um sistema de automação aumenta significativamente o custo do equipamento. Mas o alto preço dos mecanismos automatizados, que possuem alto nível de proteção elétrica, é totalmente compensado, pois dispositivos desse tipo reagem de forma mais precisa às mudanças de situação e consomem menos eletricidade.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo-resumo da bomba para aumento de pressão:

Opção de configuração do sistema usando uma unidade que aumenta a pressão da água:

A variedade de equipamentos de bombeamento está amplamente disponível no mercado. Mas os especialistas recomendam comprá-los em lojas oficiais. Lá, eles ajudarão a escolher a opção ideal de acordo com as condições técnicas do local e fornecerão serviço de garantia, o que é especialmente importante ao comprar equipamentos caros.

Quer contar como escolheu uma bomba de alta pressão ou sobre a aplicação prática desse tipo de equipamento? Por favor, escreva no bloco de comentários abaixo. Aqui também é possível fazer perguntas ou compartilhar fatos interessantes.