Bomba de água para aquecimento: tipos, características técnicas e regras de seleção

Fenômenos naturais gravitacionais nem sempre são capazes de garantir um nível suficiente de circulação do fluido térmico, especialmente em sistemas complexos com vários anéis. Uma bomba de água para aquecimento de ambientes ajudará a estimular o movimento do fluido térmico. O que é esse equipamento? Vamos abordar essa questão em nosso artigo.

Além do funcionamento e das características técnicas da bomba de água, abordaremos os tipos, as particularidades da marcação. Também examinaremos detalhadamente as vantagens do equipamento de circulação e os parâmetros importantes que devem ser considerados na escolha.

Estrutura geral da bomba de água

A bomba de água é instalada no circuito de aquecimento para garantir o movimento do fluido térmico. Por isso, esses sistemas são chamados de aquecimento com circulação forçada.

Ela consiste nos seguintes elementos básicos:

• carcaça com câmara de trabalho;
• motor;
• impulsor;
• parafuso para purga de ar;
• caixa de terminais.

A caixa de terminais pode ser equipada com equipamento mecânico e eletrônico adicional, destinado ao ajuste do modo de operação do motor.

A simplicidade do dispositivo garante alta confiabilidade das bombas, graças à qual elas podem funcionar eficientemente por cerca de 5-10 anos.

Durante a primeira partida da bomba de circulação de água, é necessário desapertar o parafuso de purga de ar e liberar o ar da zona de trabalho

Tipos de bombas para sistemas de aquecimento

As bombas de circulação modernas são divididas em dois tipos principais: «secas» e «úmidas». Elas diferem um pouco no funcionamento interno e no esquema de operação, mas o movimento do líquido ainda é garantido pelos processos de circulação no sistema. Alguns modelos são equipados com dispositivos para ajuste automático de seu funcionamento.

Opção #1 — aparelhos de tipo «seco»

A construção da bomba de circulação seca não envolve o contato do fluido térmico com o rotor. Sua área de trabalho é separada das partes do motor elétrico por anéis especiais.

Eles são fabricados a partir dos seguintes tipos de material:

• grafite;
• cerâmica;
• carbeto de tungstênio;
• aço inoxidável;
• óxido de alumínio.

O princípio de funcionamento da bomba 'seca' consiste na rotação do rotor no meio do fluido térmico. A abertura de entrada de água fica no centro da câmara principal, e o sistema de canais de saída fica na periferia.

A zona de trabalho das bombas de circulação 'secas' está ligada ao motor apenas por meio do eixo, portanto, se necessário, é possível substituir o acionamento elétrico.

A rotação da hélice da roda funcional gera forças centrífugas que movem o fluido térmico do centro do corpo para as bordas. Esse princípio de funcionamento da bomba de circulação garante o movimento contínuo da água através de sua câmara interna.

As características positivas do equipamento de aquecimento de tipo seco são:

• alto nível de eficiência – 70-80%;
• mínimo golpe de aríete na partida;
• possibilidade de posicionamento horizontal e vertical do motor;
• bombeamento de grandes volumes de fluido térmico devido à alta potência.

Devido à combinação de economia e ruído, as bombas 'secas' são utilizadas principalmente em sistemas de aquecimento de edifícios industriais, administrativos e grandes residenciais.

Portanto, para dispositivos desse tipo, podem-se destacar os seguintes aspectos negativos:

1. Alto nível de ruído, que impede seu uso em apartamentos.
2. Necessidade de substituição dos discos de vedação a cada 2-3 anos.
3. Alta probabilidade de vazamento do fluido térmico para fora em caso de violação da estanqueidade da câmara de trabalho.
4. Necessidade de resfriamento externo do motor.

Devido ao grande peso, esse equipamento é instalado no chão ou pendurado em suportes.

Os elementos da bomba consola estão fixados em uma única base, e o motor elétrico com a roda de trabalho no corpo estão ligados por meio de um redutor.

Existem duas variantes de construção das bombas 'secas':

1. Monobloco. O motor e o corpo metálico do dispositivo estão unidos em uma única estrutura com fixações específicas.
2. Consola. Ao corpo do equipamento, por meio de fixações universais, pode ser conectado um motor de qualquer potência.

Os dispositivos de circulação 'secos' para sistemas de aquecimento, com a manutenção adequada, são mais duráveis, por isso estão gradualmente substituindo no mercado os modelos com rotor molhado.

Opção #2 — bombas com rotor de tipo úmido

O princípio de funcionamento do dispositivo de circulação com rotor do tipo molhado é semelhante ao seu similar na versão 'seca': ao girar a hélice, o fluido térmico fornecido ao centro se desloca para a periferia da câmara de trabalho, de onde é coletado nos canais de saída.

Todos os vedantes internos na bomba 'molhada' são estáticos e não sofrem desgaste dinâmico, por isso esses modelos são mais confiáveis e duráveis.

O rotor da bomba 'molhada' entra em contato com o fluido térmico, que também fornece o resfriamento do motor. Tais aparelhos não devem funcionar em modo seco, pois superaquecem rapidamente e queimam.

Os componentes do equipamento geralmente estão alojados em um único corpo e formam uma estrutura única, portanto, quando há quebra de elementos individuais, eles não são substituídos, mas sim compra-se uma nova bomba.

O fluido térmico dentro da câmara de trabalho percorre um caminho bastante sinuoso, portanto o ruído da bomba depende da suavidade do material da superfície interna do corpo.

Vantagens da unidade com o tipo de rotor “molhado”:

• operação silenciosa;
• dimensões compactas;
• consumo insignificante de eletricidade (30-50 W);
• longa duração de trabalho sem manutenção;
• custo relativamente baixo;
• facilidade de instalação.

Os dispositivos são frequentemente incorporados diretamente na estrutura das caldeiras domésticas, facilitando a escolha do equipamento para o consumidor ao instalar o sistema de aquecimento.

Os aquecedores deste tipo também têm desvantagens:

• limitações estruturais de potência máxima;
• baixa capacidade de reparo;
• pequena eficiência (40-60%);
• necessidade de posicionamento estritamente horizontal do eixo do motor.

Devido à baixa potência, o tipo “molhado” de bombas é usado principalmente em sistemas de aquecimento de apartamentos e casas térreas.

Vantagens dos aparelhos de circulação

Até 1990, os sistemas de aquecimento em construções particulares eram projetados e construídos principalmente sem bombas. O fluido térmico se movia pelos canos por gravidade, e sua circulação era garantida por correntes de convecção do líquido ao ser aquecido na caldeira. Atualmente, ainda se usam sistemas com circulação natural, embora não tão frequentemente.

Caldeiras a combustível sólido baratas são produzidas sem bombas integradas, porque o fabricante não conhece os parâmetros do circuito de aquecimento. Para tais sistemas, a compra de uma bomba de água é obrigatória.

Atualmente, o movimento do fluido térmico é feito de forma forçada por bombas de água, que têm várias vantagens:

1. Carga reduzida na caldeira devido à menor diferença de temperatura nos tubos de entrada e saída.
2. Distribuição uniforme de calor pelos cômodos devido à mesma temperatura do fluido térmico ao longo de todo o comprimento dos anéis de aquecimento.
3. Possibilidade de ajuste operacional da temperatura do fluido térmico.
4. Aquecimento rápido do sistema de aquecimento ao ligar a caldeira fria.
5. Ausência de necessidade de tubulações com inclinação em direção à caldeira, garantindo o movimento espontâneo do fluido térmico.
6. Possibilidade de usar tubos finos, que ocupam pouco espaço interno do apartamento.
7. A potência da bomba permite gerar pressão no circuito de aquecimento suficiente para enviar o fluido térmico vários andares para cima.
8. Uso de válvulas de bloqueio em loops individuais de redes de aquecimento.
9. Possibilidade de integrar a bomba no sistema de controle automático da caldeira.

Apesar de muitas vantagens, os dispositivos de circulação têm duas desvantagens: a dependência da energia elétrica e os custos adicionais de eletricidade.

Mas as desvantagens são facilmente compensadas – a instalação de uma bomba d'água permite economizar 10-20% de combustível, e a parcela do custo da eletricidade nas despesas totais de aquecimento é de apenas 3-5%. Além disso, em caso de falta frequente de energia, é possível instalar um UPS, que garantirá o funcionamento autônomo da caldeira e da bomba por um determinado período.

Particularidades da marcação do equipamento

Infelizmente, não existem requisitos uniformizados para a marcação de bombas de circulação. Os fabricantes escolhem independentemente a lista de características técnicas que são indicadas no corpo do dispositivo.

Ao adquirir uma bomba, não se deve basear apenas na marcação. É melhor abrir o manual de instruções e ler as características técnicas lá.

No painel frontal geralmente são exibidas as seguintes informações:

• direção do fluxo do fluido de transferência de calor;
• diâmetro dos tubos de conexão;
• pressão máxima admissível;
• fabricante e modelo;
• temperatura máxima de trabalho;
• grau de proteção;
• parâmetros de operação da rede elétrica;
• marcas de conformidade com regulamentos técnicos nacionais.

Os fabricantes podem indicar outras informações a seu critério. As características técnicas detalhadas dos dispositivos são fornecidas no manual de instruções.

As unidades de medida variam de país para país, por isso as designações numéricas no corpo podem ser enganosas. É melhor abrir o manual mais uma vez, onde, junto com as características, são indicadas suas unidades de medida.

O que observar ao escolher a bomba?

A seleção de uma bomba individual para o circuito de aquecimento deve ser feita considerando muitos parâmetros.

Parâmetros técnicos do equipamento

O equipamento de circulação possui uma série de características que são especialmente importantes considerar na compra.

Entre eles estão:

1. Rendimento – relação entre o volume de energia elétrica consumida e o trabalho útil realizado para bombear o fluido de transferência de calor.
2. Altura manométrica – diferença de pressão entre as saídas e entradas da bomba.
3. Vazão de água – volume máximo de fluido de transferência de calor bombeado através da câmara de trabalho com resistência mínima do circuito de aquecimento.
4. Potência de consumo de energia elétrica.
5. Diâmetro dos tubos – valor nominal do equipamento de conexão.
6. Pressão nominal máxima (designada PN) no circuito de trabalho a 20 °C, na qual ainda é garantido o funcionamento prolongado do dispositivo dentro do período de garantia.

Esses dados geralmente são suficientes para confirmar a adequação das características técnicas da bomba aos parâmetros do sistema de aquecimento.

Os critérios de seleção são discutidos em mais detalhes neste artigo.

Potência suficiente do aparelho

A escolha de um modelo específico de equipamento de circulação é influenciada pelas características técnicas, bem como pelas possibilidades financeiras do comprador e pelas propriedades do sistema de aquecimento. Ao desejar economizar, é importante que a potência da bomba seja suficiente para o funcionamento normal da caldeira. Afinal, o nível de fornecimento de água indicado no manual é sempre significativamente maior do que o real.

Para determinar por si mesmo a suficiência da potência do aparelho, é necessário realizar três etapas de cálculos.

Etapa #1 — determinamos a vazão da bomba

Determinação da vazão necessária da bomba por meio de fórmula.

A potência térmica necessária depende fortemente do material das paredes, da existência de frestas no piso e da vedação dos caixilhos das janelas.

Para apartamentos em edifícios de vários andares, a potência térmica de aquecimento é considerada de 75-80 W/m², para casas – 100-120 W/m². A diferença de temperatura na entrada e na saída da caldeira é geralmente de 10 °C.

Assim, para um apartamento de 60 m², uma vazão real da bomba de (80*60)/(1,16*10)=414 (L/h) será suficiente.

Etapa #2 — calculamos a altura manométrica

Determinação da altura manométrica para vencer a resistência hidráulica total do sistema por meio de fórmula.

Cada válvula de bloqueio tem seu próprio índice de resistência hidráulica, determinado por meio de tabelas especiais. No cálculo, são considerados os valores de resistência de todos os elementos da tubulação.

A fórmula mencionada exige cálculos complexos com o uso de dados de referência, portanto, para sistemas de aquecimento domésticos e de apartamentos, pode-se utilizar um gráfico simplificado.

A perda de altura manométrica depende fortemente do diâmetro dos tubos, portanto, ao escolher entre dois tamanhos possíveis, é melhor optar pelo maior.

De acordo com o gráfico, a perda de pressão em um apartamento com tubos de diâmetro 20 mm será de 70 mm/m e, considerando o comprimento da tubulação de 50 m, de 3,5 metros. Esse valor deve ser multiplicado por um coeficiente de 1,3-2,2, que considera a resistência das válvulas de pressão de água.

Etapa #3 — determinamos a potência da bomba

Determinação da suficiência da potência da bomba por meio do gráfico de características de altura manométrica e vazão.

A insuficiência da potência da bomba de água leva ao consumo excessivo de gás na caldeira e pode até causar falhas fatais.

Esse gráfico é indicado no manual de instruções e é único para cada modelo de bomba. Se o ponto de interseção dos parâmetros calculados acima estiver abaixo da curva B, o aparelho é adequado para o sistema de aquecimento; se estiver acima, não é.

Recomendações detalhadas para o cálculo da bomba de circulação com exemplos específicos foram fornecidas no artigo a seguir.

Funções adicionais do aparelho

Se para o sistema de aquecimento é criticamente importante o movimento constante do fluido, é possível instalar um par de bombas colocadas em série no circuito. O segundo motor nesse sistema pode ser ativado quando a potência é insuficiente ou quando o primeiro motor quebra.

Para automatizar o funcionamento do boiler aquecido pelo circuito de aquecimento, podem ser usadas bombas com termostato e temporizador. O mecanismo integrado garante a ligação e desligamento do motor conforme a temperatura do fluido térmico e o horário do dia.

A caixa de terminais pode ter botões de ajuste e um painel indicador. Displays LCD em bombas de aquecimento são raramente usados devido à intolerância a altas temperaturas.

Em redes de aquecimento ramificadas, podem ser usadas bombas de circulação com termostato e ajuste contínuo da velocidade do rotor. Com elas, em diferentes laços, ocorre a regulação autônoma da velocidade do fluido térmico, dependendo de sua temperatura. Bombas com automação custam várias vezes mais e raramente são usadas em apartamentos e pequenas casas residenciais.

No mercado, são apresentados modelos com construção padrão e não padrão, proporcionando funcionalidade adicional. O ranking das melhores bombas de aquecimento, elaborado com base em avaliações de usuários reais, nós apresentamos aqui.

Outros detalhes na escolha da bomba

É importante que o equipamento não apenas desempenhe sua função, mas também funcione por muito tempo, sem causar desconforto aos moradores da casa ou apartamento.

Portanto, ao escolher o aparelho, devem ser seguidas as seguintes regras:

1. Escolher fabricantes conhecidos de bombas: Calpeda, Grundfos, WILO. O preço de seus equipamentos é 20-40% maior, mas a probabilidade de avaria é significativamente menor.
2. Adquirir um aparelho com características que superem em 20-30% os valores calculados. Essa margem reduzirá a carga operacional e aumentará a vida útil do equipamento.
3. Prestar atenção às dimensões para que a bomba caiba no local designado.
4. O funcionamento do aparelho deve ser o mais silencioso possível para não incomodar os moradores durante a noite.
5. Não é necessário buscar comprar um modelo com potência que exceda muito os parâmetros calculados. Isso levará não apenas ao consumo excessivo de eletricidade, mas também a ruído desnecessário.
6. Escolher uma bomba especificamente para sistemas de aquecimento, porque elas são projetadas para temperatura de operação de até 130-150 °C.
7. É desejável que o aparelho tenha uma tela embutida para filtrar partículas sólidas suspensas no fluido térmico.

As características operacionais do equipamento devem corresponder obrigatoriamente aos parâmetros do sistema de aquecimento; não é possível economizar nisso. Você terá que pagar a mais apenas por um fabricante confiável, maior proteção do invólucro e um sistema de regulação automática.

A maioria dos dispositivos de circulação doméstica para aquecimento não requerem ajustes. Para ligá-los, basta conectar as tubulações à tubulação e ligar o aparelho na rede elétrica. E como realizar corretamente a instalação da bomba, abordamos nas instruções passo a passo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Como escolher uma boa bomba de circulação para aquecimento:

Equipamento de circulação DAB:

Comparação de dois dispositivos Grundfos: modelos UPS e Alpha2:

É melhor coordenar a escolha da bomba de circulação com especialistas. Se a potência do equipamento para um apartamento padrão pode ser sugerida até mesmo pelos vendedores da loja, então antes de comprar um aparelho de aquecimento para uma casa de campo, você terá que recorrer a profissionais para cálculos complexos.

Lembre-se de que não é possível trocá-lo na loja após o início da operação, por isso é melhor comprar um modelo adequado desde o início.

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