Seleção de bomba de circulação: dispositivo, tipos e regras de escolha da bomba para aquecimento

Sistemas de aquecimento por gravidade funcionam plenamente apenas em casas particulares de um andar com área de até 100 m². Se for necessário aquecer um prédio de apartamentos ou uma mansão espaçosa, não será possível prescindir de um sistema com circulação forçada. A melhor solução é selecionar uma bomba de circulação e instalar o equipamento no circuito de aquecimento.

Propomos entender quais tarefas a bomba realiza no sistema de aquecimento, como o dispositivo é construído e funciona. Descrevemos as características operacionais de diferentes tipos de bombas e destacamos os principais critérios para uma escolha adequada. As informações fornecidas ajudarão a selecionar o modelo apropriado de bomba de circulação e evitar decepções com a compra.

Por que uma bomba é necessária no sistema de aquecimento?

Bombas de circulação – equipamento hidráulico que garante o movimento forçado do fluido de aquecimento aquecido em um circuito fechado. Esses dispositivos contribuem para o aquecimento uniforme e rápido de todo o sistema.

As bombas de circulação são instaladas:

• para aumentar a eficiência energética do equipamento da caldeira;
• em casos onde não é possível garantir a circulação natural do fluido;
• quando não há uma unidade de bomba embutida no gerador de calor;
• para sistemas de aquecimento com esquema de dois tubos, que permitem ajustar os parâmetros de cada radiador individual;
• para superar a inércia de sistemas autônomos com circulação natural do fluido usado para transferir energia térmica.

O fluido de aquecimento deve se mover pelo circuito fechado da tubulação do sistema de aquecimento a uma certa velocidade para garantir a transferência de calor para os radiadores.

Com circulação natural, essa condição nem sempre é satisfeita – como resultado, o equipamento de aquecimento não aquece ou aquece de forma desigual.

Portanto, em sistemas de aquecimento, são instaladas bombas de circulação. Esses dispositivos garantem o transporte do fluido de aquecimento pela rede em alta velocidade, minimizando a carga na caldeira. Ao retornar ao elemento de aquecimento, a água permanece quente, o que significa que será necessária menos energia para aquecê-la.

Estrutura e princípio de funcionamento da bomba

Em termos de estrutura, a bomba de circulação se assemelha a uma unidade de drenagem. A bomba consiste em um corpo resistente feito de aço inoxidável/ferro fundido/alumínio e uma parte elétrica que inclui o enrolamento do estator com um rotor cerâmico/de aço integrado.

A instalação de um dispositivo de bomba para circulação forçada aumenta significativamente a eficiência dos sistemas de abastecimento de água quente e aquecimento autônomo.

O impulsor está fixado rigidamente no eixo da parte rotativa do motor elétrico.

O rotor de trabalho consiste em dois discos paralelos conectados por pás radialmente curvas. Em um deles há um orifício para o fluxo do fluido de aquecimento, no outro há um pequeno orifício para fixação do impulsor no eixo do motor elétrico.

As partes do corpo das bombas de circulação são fabricadas em aço e ligas resistentes. Sob as paredes do corpo, há um rotor oculto com impulsor fixado.

O próprio motor elétrico está equipado com uma placa de controle especial e terminais para conexão dos fios. Nas bombas de circulação sem eletrônica, em vez da placa, há um capacitor instalado, e na caixa de terminais há um seletor de velocidades.

Ao fornecer energia elétrica, a roda com pás gira, criando vácuo no tubo e empurrando o fluido térmico. O rotor cria o movimento do fluido de trabalho na direção da válvula de entrada para a de saída.

A bomba constantemente capta água de um lado e a empurra para o sistema de aquecimento do outro. A força centrífuga contribui para o transporte do fluido por toda a tubulação.

A pressão gerada supera a resistência em diferentes partes do circuito e garante a circulação do fluido térmico.

A julgar pela intensidade das vendas, os dispositivos mais populares no mercado nacional são dos seguintes fabricantes:

Tipos e vantagens das bombas de circulação

De acordo com as características de construção, as bombas para circulação forçada são divididas em unidades de bombeamento com rotor molhado e dispositivos de alto desempenho com rotor seco.

Bombas do tipo “rotor molhado”. O rotor e o impulsor dessas bombas estão em contato direto com o fluido de trabalho, que simultaneamente desempenha duas funções essenciais: lubrificação e resfriamento do aparelho. O rotor e o estator nessas bombas são separados por um recipiente especial, responsável pela estanqueidade dos elementos do motor elétrico sob tensão.

As bombas de circulação do tipo «rotor molhado» são equipadas com um controlador de velocidade graduado. Isso permite selecionar o modo de operação ideal e, consequentemente, controlar o consumo de energia elétrica.

O rotor do motor elétrico e o impulsor nas bombas estão na água bombeada, que umedece os elementos de apoio e resfria constantemente o motor (+)

Os conjuntos com rotor molhado possuem construção modular. Módulos individuais são selecionados de acordo com a altura manométrica e a vazão necessárias. A construção modular simplifica significativamente a manutenção da bomba, pois um módulo danificado pode ser facil e rapidamente substituído por um novo.

Bombas de circulação desse tipo são utilizadas em sistemas de aquecimento pequenos. Funcionam praticamente sem ruído e, portanto, são excelentes para instalação em ambientes residenciais.

O motor elétrico das bombas com rotor molhado não necessita de resfriamento adicional, pois está em contato constante com a água. Dentro da bomba há um pequeno número de peças de trabalho, o que minimiza a necessidade de manutenção frequente.

Principais vantagens do uso de bombas do tipo «rotor molhado»:

• baixo nível de ruído gerado;
• dimensões compactas e peso reduzido;
• consumo mínimo de eletricidade;
• ajuste simples de parâmetros, manutenção e reparo;
• vida útil prolongada.

Os conjuntos com rotor molhado também têm desvantagens. Eles são muito sensíveis à qualidade do fluido de trabalho. A presença de partículas abrasivas finas na água leva ao desgaste acelerado da parte hidráulica da bomba.

Além disso, a eficiência dessas bombas de circulação não excede 55%. No entanto, este indicador é suficiente para tubulações de pequena extensão, e por isso as bombas que entram em contato direto com a água são frequentemente utilizadas em sistemas individuais de aquecimento.

Para o funcionamento sem falhas das unidades do tipo "molhado", é necessário que a montagem da bomba seja realizada corretamente. O principal requisito é a orientação espacial estritamente horizontal do eixo. Somente com essa configuração é garantida a lubrificação completa dos rolamentos pelo líquido.

A montagem correta da bomba de circulação é a garantia do funcionamento estável do sistema de aquecimento durante toda a vida útil.

Bombas com rotor seco são utilizadas com sucesso para bombear grandes volumes de líquido de arrefecimento em grandes instalações. O conjunto do rotor desses dispositivos não entra em contato com a água.

A parte do corpo das bombas de circulação do tipo "seco" é fabricada em ferro fundido resistente ou aço galvanizado. A superfície é revestida com compostos protetores especiais para evitar fenômenos de corrosão.

As unidades com rotor seco são adequadas para uso coletivo em edifícios residenciais de vários andares, centros de entretenimento e escritórios, em instalações industriais.

A construção das bombas do tipo "seco" proporciona maior potência. Esses modelos de bombas são capazes de criar alta pressão nos circuitos de aquecimento (+).

Entre o motor elétrico e a parte da bomba há um selo deslizante especial (2 anéis de proteção) que isola os elementos funcionais básicos da entrada de líquido.

Esses anéis são bem polidos e estão em contato próximo um com o outro. Um deles (dinâmico) está montado no eixo rotativo. O anel estático está firmemente fixado no corpo da bomba.

Uma fina película de água sela de forma confiável a conexão dos anéis de proteção devido às diferenças nas pressões no circuito e no ambiente externo.

Para a fabricação dos anéis de vedação, utiliza-se carvão obtido por aglomeração a óleo. Em algumas modificações de bombas destinadas a uso em condições extremas, são instalados anéis de proteção metálicos/cerâmicos.

A eficiência dos dispositivos com rotor seco atinge 85%. Este é um excelente indicador em comparação com as bombas do tipo "molhado". No entanto, as unidades "secas" produzem muito ruído devido ao ventilador de resfriamento, por isso são instaladas em salas separadas com bom isolamento acústico.

As bombas de circulação do tipo "seco" são de 3 tipos:

• monobloco;
• consola;
• «In-line».

Bombas monobloco pertencem à categoria de equipamentos de baixa pressão. O motor elétrico e a bomba nesses dispositivos são montados em um único bloco. Destacam-se pela facilidade de operação e manutenção. São adequadas para uso em instituições públicas e edifícios de apartamentos.

Dispositivos de bomba cantilever são montados em uma base única, com os eixos da bomba e do motor alinhados. O bocal de sucção está localizado na parte externa da voluta, e o bocal de descarga no lado oposto do corpo.

Enquanto os equipamentos cantilever são instalados em fábricas e sistemas municipais de abastecimento de água, as bombas do tipo In-line são instaladas diretamente na linha do duto principal.

Bombas do tipo «In-line» são montadas diretamente na linha do duto principal. Os bocais de entrada (sucção) e saída (descarga) estão alinhados, e um mecanismo automático compensa o desgaste dos anéis de vedação.

Vantagens do uso de bombas de circulação com rotor seco:

• alta produtividade;
• eficiência energética;
• baixos requisitos quanto à qualidade do fluido energético – o líquido bombeado pode conter impurezas neutras;
• reparo simples e substituição de peças.

Além disso, atualmente os fabricantes de equipamentos de aquecimento oferecem modelos duplos de bombas para potenciais compradores. Esses dispositivos são usados para reserva de energia e segurança adicional em situações de emergência.

Os motores da bomba dupla podem funcionar juntos ou separadamente. Em caso de falha de uma bomba, o segundo dispositivo continua funcionando normalmente, garantindo a operação ininterrupta da caldeira.

Bombas de circulação duplas, com dois rotores conectados em paralelo, garantem um funcionamento confiável e ininterrupto do sistema de aquecimento.

Com uma operação adequada, a vida útil de uma bomba de circulação é de pelo menos 10 anos.

Como escolher corretamente o equipamento de bombeamento?

A eficiência do funcionamento da bomba depende de parâmetros básicos – vazão e altura manométrica. A vazão indica a quantidade de líquido refrigerante que o equipamento deve bombear por unidade de tempo. Esse parâmetro é determinado com base nas condições de carga máxima.

A altura manométrica é uma grandeza que expressa a energia do fluxo do líquido usado como transportador de calor. Leva em consideração a resistência hidráulica de todo o sistema.

Também é importante prestar atenção à temperatura máxima. Como a bomba irá circular água aquecida, ela deve suportar valores de até 110 °C.

É muito importante selecionar a potência adequada da bomba de circulação. Um equipamento de baixa potência não conseguirá bombear o volume necessário de fluido térmico. Os parâmetros da bomba são escolhidos com base em cálculos realizados.

Se for instalado um equipamento mais potente, surgirá um ruído desagradável na tubulação. Além disso, neste caso, os componentes funcionais do sistema de caldeira se desgastarão muito mais rapidamente do que o declarado pelo fabricante.

A potência da bomba de circulação deve ser suficiente para superar a resistência hidráulica no circuito fechado

Os especialistas recomendam escolher a bomba de circulação ainda na fase de projeto do sistema de aquecimento. Se o comprimento da tubulação não ultrapassar 80 m, é suficiente instalar uma bomba. Para comprimentos maiores, é aconselhável instalar várias bombas.

Ao comprar, também é importante prestar atenção aos materiais dos quais os componentes funcionais da bomba são feitos. A maioria das peças entra em contato direto ou indireto com o fluido de trabalho aquecido, portanto, estão sujeitas a desgaste rápido.

Por isso, é aconselhável optar por bombas de circulação com rolamentos cerâmicos e conjunto do rotor.

A eletrônica desempenha um papel importante. Para regular a temperatura interna dos ambientes, são instaladas válvulas termostáticas nos circuitos de aquecimento. Quando a temperatura aumenta, elas se fecham, aumentando a pressão nos tubos.

Como resultado desses processos, surge um ruído desagradável. Para eliminá-lo, é necessário reduzir a rotação da bomba de circulação, mas fazê-lo manualmente é inconveniente.

Bombas com eletrônica embutida ajudarão a lidar com esta tarefa de forma rápida e eficiente. Esses equipamentos regulam suavemente as variações de pressão na tubulação de acordo com a mudança na quantidade de líquido.

As principais vantagens das bombas modernas são economia e durabilidade, dimensões compactas, baixo nível de ruído, modo de operação automático e painel de controle conveniente.

Vale destacar também as funcionalidades adicionais das bombas, a saber:

• regulagem suave;
• controle de velocidades;
• modo de operação automático;
• display informativo integrado.

Os modelos mais simples de bombas de circulação – sem a possibilidade de regular a velocidade de transporte do líquido. As bombas multifuncionais modernas são unidades de duas/três velocidades com regulagem suave. Elas se destacam pela alta precisão das configurações.

O equipamento que opera em modo automático é equipado com um painel de controle. As configurações desses dispositivos são vastas e dependem apenas da modificação dos aparelhos.

Isso pode incluir regulagem automática de velocidade de acordo com as mudanças na temperatura do ar interno, temporizador eletrônico de desligamento/ligação, partida automática da bomba na velocidade mínima de fluxo.

A presença de um display digital permite obter todas as informações necessárias sobre o funcionamento do dispositivo da bomba: temperatura do líquido de arrefecimento, resistência no circuito fechado, desempenho, erros, etc.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Regras para escolha do equipamento de circulação no vídeo:

Detalhes do cálculo de altura manométrica e vazão no vídeo:

Vídeo sobre o dispositivo, princípio de funcionamento e instalação da bomba de circulação:

Um sistema moderno de aquecimento com bomba embutida para circulação forçada permite aquecer os cômodos em poucos minutos após a partida do gerador de calor.

A seleção racional da bomba de circulação e a instalação de qualidade aumentam significativamente a eficiência do uso do equipamento da caldeira, economizando recursos energéticos em cerca de 30-35%.

Está procurando uma bomba de circulação para o sistema de aquecimento? Ou tem experiência na operação dessas instalações? Por favor, compartilhe sua experiência com os leitores, faça perguntas e participe das discussões. O formulário de comentários está localizado abaixo.