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O que necessita saber para escolher uma bomba de água
A escolha de uma bomba de água parece um processo complicado, mas na maioria das situações não é.
Neste guia vamos ajudar a compreender este processo, de um modo simples sem grandes fórmulas matemáticas e sem grandes purismos .
Vamos falar de bombas de água, mas raciocínio é o mesmo para outros líquidos. Só teríamos de considerar valores diferentes para o cálculo devido a diferentes pesos específicos e viscosidades (mais ou menos escorregadios)
O que é uma bomba de água?
Uma bomba de água executa um trabalho que consiste em transportar uma quantidade de água de um ponto para outro, normalmente de um ponto mais baixo para um ponto mais alto. O trabalho é tanto maior quanto maior for a quantidade de água e quanto maior for a dificuldade do caminho.
Mas se uma pessoa fraca pode fazer o mesmo trabalho de uma pessoa forte, não o fará certamente no mesmo tempo. Também uma bomba forte fará o trabalho mais rapidamente. É a potência o valor que define se é mais ou menos forte.
Para escolhermos uma bomba precisamos de saber:
- A quantidade de água que queremos transportar
- Em quanto tempo
Ou seja o caudal (quantidade de água por unidade de tempo)
- A dificuldade do caminho
Que é medida pela altura manométrica
Estes valores chegam para escolher a bomba e também determinam a potência necessária do modo que veremos.
O Caudal:
A quantidade de água por unidade de tempo é o caudal. Podemos falar em litros por hora (L/H), litros por minuto (L/min), metros cúbicos por hora (m3/h), etc.
A primeira coisa que temos de saber é o caudal que queremos ou precisamos.
Queremos encher um tanque com determinada capacidade em determinado tempo? Queremos colocar em trabalho certo número de aspersores que cada um funciona com determinado caudal? Queremos o caudal necessário só para abastecimento da casa? Então este é o primeiro valor que temos de saber.
A Altura Manométrica Total:
Depois só precisamos de ver a dificuldade do trabalho. Essa dificuldade é representada pela altura manométrica total que se exprime em metros coluna de água (m.c.a) ou simplificando metros. Esta altura manométrica representa a pressão, que é uma grandeza física que também se pode exprimir noutras unidades como kg/cm² ou bar. 1 kg/cm² é aproximadamente a pressão atmosférica e equivale a 10 m.c.a. (ver Fig.1)
- O Desnível
Quando temos de transportar qualquer coisa o mais difícil é levarmos de um ponto mais baixo para um ponto mais alto. A descer todos os santos ajudam e a direito se não fosse o atrito no chão também não precisávamos de fazer força. Aqui também a primeira coisa que temos de saber é o desnível (na vertical) entre a superfície da água e o sítio para onde a queremos levar. No caso de bombas de furo, como o nível da água varia, considera-se normalmente o desnível a partir do sítio onde a bomba fica.. Esse desnível em metros é a primeira parcela da altura manométrica total.
- O Trajeto:
Depois temos de saber a dificuldade do trajeto em si. Qual a distância que percorremos? Vamos por um caminho apertado para o que levamos ou vamos por uma autoestrada? Há obstáculos no caminho? Este esforço, pode ser transformado em mais alguns metros a juntar à primeira parcela.
Deixando de lado os obstáculos (curvas, tês, válvulas, etc) que possam existir, mas que para já não vamos considerar, o que interessa é a distância total da tubagem, o seu diâmetro, bem como o caudal. Se tivermos um caudal grande a passar num tubo estreito, o esforço será muito maior.
O esforço também varia com a rugosidade do tubo que depende do material. Consideramos tubo de polietileno na nossa calculadora.
A calculadora à direita faz o cálculo em m.c.a. das perdas de carga, introduzindo a distância em metros, o diâmetro em mm ou polegadas e o caudal em litros por hora
- As necessidades à chegada
Se for só para encher um tanque ou regar pelo pé, nós não precisamos de pressão à chegada e basta somar estas 2 parcelas para termos a altura manométrica total a que a nossa bomba vai funcionar
No caso de precisarmos de pressão à chegada, por exemplo para tocar aspersores ou para ter pressão nas torneiras da casa (aqui normalmente com um balão ou um controlador de pressão) temos uma 3ª parcela para somar. Estes valores dependem das características do equipamento ou da regulação pretendida. Estes valores são normalmente em kg/cm², mas como dissemos antes é fácil converter em m.c.a., basta multiplicar por 10.
Resumindo: Altura manométrica Total (m.c.a.) = Desnível + Perdas no trajeto + Necessidades à chegada
Curiosidade:
Porque é que 10 metros de coluna de água equivale a um KG por cm²
Consideremos um tubo com 10 m de comprimento e a secção de 1 cm² cheio de água colocado na vertical.
Fig. 1- 10 m.c.a.
Se fizermos as contas ao volume vemos que é 1 dm³ ou seja 1 Litro
10 m = 100 dm
1 cm² = 0.01 dm²
100 dm x 0.01 dm² = 1 dm³
Como 1 lt de água pesa 1 kg então temos o peso de 1 kg. a ser exercido numa superfície de 1 cm² ou seja uma pressão de 1 kg/cm².
Ora na aspiração o trabalho da bomba consiste em retirar o efeito da pressão atmosférica no cimo desde que esteja ferrada.
Quem empurra a água para continuar a chegar á bomba é o peso do ar, a pressão atmosférica.
Por isso teoricamente ela consegue empurrar 10 M, mas como há perdas o valor real tem que ser inferior.
Calculadora de Perdas de Carga
Curva Característica, potência e rendimento
Neste momento sabemos as 2 características necessárias para podermos escolher a nossa bomba:
O Caudal
A Altura manométrica Total
Se tivermos a ideia da potência necessária a escolha será mais facilitada.
Cada bomba trabalha num intervalo de alturas manométricas e de caudais, isto é:
Vai de uma altura manométrica mínima em que debita o caudal máximo a uma altura manométrica máxima em que o caudal é mínimo
No meio existem os valores intermédios. Isto determina uma série de valores que podem ser apresentados num gráfico chamado curva característica da bomba (Fig 2), ou numa tabela (Fig 3)
(Fig2 - Curva de características)
(Fig3 - Tabela de características Bombas Pedrollo 4SR)
Um dado caudal e altura manométrica equivalem a determinada potência como dissemos.
Os rendimentos das bombas não ultrapassam 75%. Quer dizer que se a potência necessária para uma determinada altura e caudal for por exemplo 1,5 cavalos, nós precisamos de uma bomba de pelo menos 2 cv.
Nesta calculadora podemos ver a potência necessária para a altura manométrica e caudal considerados e a potência mínima do motor considerando um rendimento de 70%
Note-se ainda que cada bomba não tem um rendimento fixo, mas varia ao longo da curva, sendo máximo normalmente a meio da curva.
Na fig 2 além das curvas características destas bombas está representada a curva do rendimento, verificando-se que todas estas bombas estão projetadas para tirar o máximo rendimento com um caudal de perto de 45l/min (ver caixa com exemplo)
Curiosidade:
Exemplo de leitura de curva de características e cálculo de rendimentos
Vamos usando a figura ver como se faz a leitura das curvas das bombas e confirmar os rendimentos indicados
Comecemos pela bomba 4SR2-17.
Consideremos o caudal de 45 l/m (2700 l/h) Podemos verificar que debita este caudal a uma altura de cerca de 85 m (linha preta)
Usando a calculadora de potência verificamos que a potencia útil é de 0.83 CV
Sendo uma bomba de 1.5CV o rendimento será 0.833/1.5 o que dá 0,55 ou 55%
A bomba 4sr2-23 tem o mesmo caudal a aproximadamente 114m (linha verde)
Usando a calculadora dá para a potência útil 1.1 Cv. Sendo uma bomba de 2cv o rendimento é 1.1/2 =0.55 ou 55% também.
Para terminar vejamos o rendimento para esta bomba quando trabalha a 155m.c.a, caudal de 25l/m (1500 l/h) (linha vermelha)
Potencia útil = 0.83 CV
Rendimento 0.83/2 = 0.415 =41,5%
A semelhança de rendimentos das diversas bombas nesta figura resulta do facto que são todas feitas com os mesmos elementos projetados para estes caudais (entre 25 l/m e 60 l/m com rendimentos aceitáveis).
O número de elementos determina as alturas que a bomba consegue elevar. Esse número é escolhido para conseguir aproveitar no máximo as diversas potências de motores existentes.
Calculadora de Potência da Bomba
Escolha da bomba
Disponibilizamos abaixo acesso a uma tabela das bombas de superfície e a outra de bombas submersíveis de furo com todas as bombas que já temos disponíveis no nosso site.
Brevemente disporemos também de tabela para as bombas submersíveis para poços. Este tipo de bombas é cada vez mais utilizado em lugar das bombas de superfície, pois é mais prático de instalar (não necessita de chupador, nem de sistema para a baixar quando a água está muito profunda- (altura máxima teórica de aspiração 10 m na prática 8m como explicado na fig-1)
Estas tabelas estão ordenadas por ordem de caudal máximo que corresponde à altura manométrica mínima a que a bomba deve trabalhar.
A partir do momento em que o caudal máximo é superior ao que queremos podemos começar a procurar alguma que atinja a altura que pretendemos.
Considerando que as zonas limites não são de rendimento máximo (ver curva exemplo- fig-2 ) O ideal é encontrar uma em que os valores pretendidos fiquem mais centrados. (Bombas com caudal máximo maior que o pretendido)
Também a potência que calculámos anteriormente pode servir de orientação. Já sabemos que a potência tem que ser igual ou maior que a calculada e como é evidente o ideal é que não seja muito maior.
Esperamos que este artigo o tenha informado sobre o funcionamento e ciência das bombas de água e que possa usar esta informação para fazer adquirir uma bomba de água adequada às suas necessidades. Caso continue com alguma dúvida não hesite em contactar.
