Características e tecnologia de bombas para tratamento de água

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Este tópico foi editado pela última vez por yinkuilin6868 em 17/06/2016, às 09:33. I. Introdução A água é uma condição essencial para a sobrevivência de todos os seres vivos. Tanto a vida humana quanto a produção dependem da água. Nosso país sofre com escassez de recursos hídricos, além disso, sua distribuição é desigual em termos de tempo e espaço. Com o desenvolvimento da população e da economia nacional, a extensão e a gravidade da poluição da água aumentam cada vez mais. A poluição da água nos rios importantes do nosso país, bem como nas áreas costeiras, é extremamente grave. A crise hídrica resultante tem prejudicado seriamente o desenvolvimento acelerado de todos os setores, afetando também o padrão de vida das pessoas. Portanto, o tratamento da água tornou-se algo indispensável. A bomba de água é um equipamento importante no tratamento de água, responsável por transportar o fluido. Ela fornece energia ao fluido, permitindo que ele supere as resistências presentes no fluxo e mantenha seu volume constante dentro do equipamento ou dos canos. Além disso, durante o tratamento da água, é necessário transportar os reagentes químicos do tanque A para o tanque B, de um nível mais baixo para um nível mais alto. Tudo isso é feito graças ao trabalho realizado pela bomba d’água. Portanto, escolher adequadamente os produtos de bombas e entender as tendências tecnológicas das bombas utilizadas no tratamento de água tornam-se tarefas importantes no trabalho de tratamento de água. Este artigo apresenta uma introdução simples às características estruturais das bombas utilizadas no tratamento de água, bem como aos seus campos de aplicação, para servir de referência aos profissionais envolvidos nessa área. II. Classificação das bombas utilizadas no tratamento de água
No setor de tratamento de água, existem muitos tipos diferentes de equipamentos de bombas. É difícil fazer uma classificação geral usando apenas um método; geralmente, as bombas são classificadas de acordo com as necessidades específicas, por meio de diferentes métodos. A seguir, é apresentada uma breve descrição desses métodos. 1. Classificação de acordo com seu princípio de funcionamento: Bombas de palheta: utilizam a interação entre as palhetas e o líquido para transportá-lo, como bombas centrífugas, bombas de fluxo misto, bombas axiais, bombas de vórtice, etc. Bombas de volume: utilizam as mudanças periódicas no volume do câmara de trabalho para transportar líquidos, como bombas de pistão, bombas de êmbolo, bombas de diafragma, bombas de engrenagens, bombas de prato deslizante e bombas de parafuso, entre outras. Outros tipos de bombas: bombas que apenas alteram a energia potencial do líquido, como as moinhas d’água, por exemplo ； Bombas que utilizam energia líquida para transportar líquidos, como bombas de jato, bombas de martelo d’água, bombas de ácido, etc. 2. De acordo com o meio de transporte, existem três tipos de bombas: bombas para transporte de meio monofásico, bombas para transporte de meio bifásico e bombas para transporte de meio multifásico. 3. Classificação das bombas de lâmina para tratamento de água Entre as bombas utilizadas no tratamento de água, as bombas de lâmina são as mais amplamente utilizadas. Existem vários tipos comuns, como: bombas de estágio único, bombas de vários estágios, bombas de aspiração dupla, bombas de fluxo misto, bombas axiais, bombas submersas, bombas para esgoto submersas, bombas helicoidais, bombas dosadoras, bombas de pistão, bombas de parafuso e bombas de jato. III. Apresentação dos principais produtos 1. Bombas centrífugas resistentes à corrosão As bombas centrífugas resistentes à corrosão são, basicamente, bombas resistentes à corrosão do tipo cantilever, de estágio único e sucção única. São utilizadas para transportar fluidos corrosivos que não contêm partículas sólidas, em temperaturas que variam de 0 a 100 °C. Na tratamento de água, é frequentemente utilizado no processo de troca iônica para o transporte da água H. Os materiais das peças sujeitas ao fluxo de fluido em contato com o meio de transporte são aço inoxidável e plástico. A diferença entre os dois é a maneira como o corpo da bomba, a tampa da bomba e o suporte são conectados. No primeiro caso, o corpo da bomba é fixado ao suporte, e depois a tampa da bomba é fixada ao corpo da bomba ； Neste último caso, o corpo da bomba é fixado ao suporte por meio do orifício de fixação da tampa da bomba; ao mesmo tempo, a tampa da bomba também é fixada. 2. Bomba de esgoto A bomba de esgoto é composta principalmente por corpo da bomba, tampa da bomba, caixa de rolamentos, hélice e eixo. É utilizado principalmente para transportar fluidos com temperaturas abaixo de 80°C e que contêm fibras ou outros sólidos em suspensão, bem como águas residuais ácidas, alcalinas ou corrosivas. Existem dois tipos principais de bombas de esgoto utilizadas comumente: uma é a bomba de esgoto acionada por motor elétrico comum, e a outra é a bomba submersa. 3. Bombas de abertura central: As bombas de abertura central são utilizadas em processos de tratamento de água para transportar fluidos limpos, sendo que a temperatura máxima permitida é de 80°C. As bombas de abertura central mais comuns são as bombas centrífugas do tipo S e as bombas centrífugas do tipo flSh. A bomba centrífuga do tipo S possui alta eficiência, custo de produção baixo e é vantajosa para a economia de energia. A bomba centrífuga do tipo Sh possui alta confiabilidade em seu funcionamento e longa vida útil. Bomba de abertura central: como o nome já indica, o corpo da bomba é de tipo de abertura central, dividido em duas partes, superior e inferior. Sua junção e o centro do eixo ficam no mesmo plano, separados por uma espuma de papel. A parte superior e inferior são fixadas por pinos, e os parafusos são usados para apertá-las. Tanto a entrada quanto a saída ficam na parte inferior do corpo, em direção horizontal, perpendicular ao eixo da bomba. Após a união das partes superior e inferior, formam-se duas câmaras de sucção simétricas, localizadas em ambos os lados da roda d’água. As duas câmaras compartilham uma única entrada de ar. No meio, encontra-se a câmara de alta pressão, cujo fundo está conectado ao tubo de descarga I:1. Quando a roda da bomba centrífuga está em funcionamento, como existe um lado de baixa pressão (entrada) e um lado de alta pressão (saída) dentro da bomba, isso faz com que as forças exercidas sobre os dois lados da roda sejam desiguais. Para evitar esse problema, são feitos vários orifícios de equilíbrio no meio do lado direito da roda dinâmica, permitindo que uma pequena quantidade de água de alta pressão do lado direito volte para a área de baixa pressão. Dessa forma, a força axial é equilibrada. 4. Bombas de movimento alternado: As bombas de movimento alternado funcionam por meio de um pistão (ou êmbolo) que se move para frente e para trás dentro do cilindro da bomba, alterando assim o volume desse cilindro. Com a ajuda de duas válvulas de retenção, é possível sugar ou expelir o líquido. De acordo com a estrutura do pistão, as bombas alternativas podem ser divididas em três tipos: bombas alternativas de pistão, bombas alternativas de tampa e bombas alternativas de diafragma. O componente principal da bomba de pistão alternativo é o pistão, que, ao se mover dentro do cilindro da bomba, permite a aspiração ou expulsão do líquido. Os componentes principais da bomba de pistão alternativo são os pistões (que têm formato de cilindro); eles possuem uma área de contato maior em comparação com os pistões convencionais, o que os torna mais resistentes ao desgaste. Seu modo de funcionamento é exatamente o mesmo que o do pistão. A peça principal da bomba de pistão com diafragma também é o pistão. A diferença em relação à bomba de pistão convencional é que, entre a câmara de trabalho da bomba e o corpo da bomba, existe um diafragma feito de material plástico (ou metálico) que serve para separar essas duas partes. Quando o pistão se move para frente e para trás, o diafragma se move junto, permitindo assim a entrada ou saída do líquido. 5. Bombas de dosagem e bombas de parafuso são amplamente utilizadas nos processos de tratamento de água. (1) As bombas de dosagem existem em dois tipos: de pistão e de diafragma. São compostas, principalmente, por parafuso helicoidal, roda excêntrica, estrutura em arco, cabeçalho em forma de cruz, pistão, eixo excêntrico, parafuso de ajuste e motor elétrico. A bomba de dosagem é uma bomba alternativa que permite o ajuste dinâmico ou estático do fluxo: o fluxo é controlado ao se ajustar a distância entre o parafuso e o eixo excêntrico. Quanto menor for a distância entre o parafuso e o eixo excêntrico, maior será o curso da bomba, e, consequentemente, maior será também seu débito ； Por outro lado, o fluxo da bomba também fica menor. As bombas de dosagem do tipo J são amplamente utilizadas em situações em que é necessária uma dosagem precisa, com ajuste possível da quantidade, e para o fornecimento contínuo de um meio. Nos processos de tratamento de água, são utilizados para transportar e aplicar produtos químicos corrosivos e não corrosivos, sem partículas sólidas. Dependendo das propriedades químicas do meio de transporte, a parte do cilindro responsável pelo fluxo de líquido pode ser feita de materiais resistentes à corrosão. (2) As bombas de parafuso incluem bombas de parafuso simples, bombas de parafuso duplo e bombas de parafuso triplas. Pode ser utilizado para transportar fluidos que contenham um único ou vários tipos de mediadores, incluindo fluidos neutros ou corrosivos, limpos ou abrasivos, que contenham gases ou sejam propensos à formação de bolhas, de alta ou baixa viscosidade, bem como líquidos que contenham fibras ou partículas sólidas. É amplamente utilizado em diversos setores industriais. O princípio de funcionamento da bomba de parafuso é o seguinte: quando a bomba de parafuso está em funcionamento, o líquido é sugado e entra no espaço selado formado pelas engrenagens e pela carcaça da bomba. À medida que o parafuso motorizado gira, o volume selado da bomba aumenta devido à compressão causada pelas engrenagens, o que eleva a pressão da bomba e faz com que ela se mova axialmente. Como o parafuso gira a velocidade constante, o fluxo do líquido também é uniforme. Portanto, a bomba de parafuso possui vantagens como bom desempenho econômico, alta pressão, vazão uniforme e alta rotação. IV. Tendências de desenvolvimento tecnológico Para atender melhor às necessidades das bombas utilizadas no setor de tratamento de água, as principais tendências de desenvolvimento tecnológico para essas bombas são as seguintes. 1. Pesquisa técnica sobre a segurança de operação das bombas. No setor de tratamento de água, as bombas são equipamentos extremamente importantes. A segurança no funcionamento da bomba d’água afeta diretamente o bom andamento do processo de tratamento de água. Caso ocorram falhas graves, todo o processo de tratamento será paralisado, causando grandes transtornos na vida e na produção das pessoas. De acordo com a análise atual do funcionamento das bombas utilizadas no tratamento de águas, as falhas mais comuns são: corrosão da superfície da roda de impulso devido à exposição prolongada às águas residuais, ruptura prematura das pás devido ao desgaste, desgaste das partes responsáveis pelo fluxo de água na bomba, flexão do eixo da bomba, além de danos no motor e nos rolamentos. A pesquisa sobre a segurança operacional é muito importante. Por meio de estudos nessa área, não só se melhora a segurança da bomba, mas também seu tempo de vida útil. 2. Pesquisa técnica em controle automático de bombas: No processo de tratamento de água, a quantidade de água utilizada pelo sistema e a pressão da água mudam constantemente. Se esses requisitos não forem atendidos, isso afetará o funcionamento normal da produção, causando grandes desperdícios. Para uma gestão eficaz, é necessário realizar o monitoramento remoto e o controle no local do sistema de produção ； Para aumentar a eficiência produtiva e a segurança, também é necessário realizar inspeções nas partes críticas das bombas utilizadas no tratamento de água. Portanto, pode-se concluir que a pesquisa em tecnologias de controle automático é uma importante tendência de desenvolvimento tecnológico. Atualmente, há muitas pesquisas sendo realizadas sobre a tecnologia de variação automática de frequência. Já foram obtidos resultados satisfatórios, trazendo grandes benefícios econômicos e sociais. O método de ajuste da velocidade de rotação oferece bons resultados em termos de economia de energia, o que já foi comprovado em muitas práticas no país. Em muitas aplicações de bombas, às vezes é necessário que os parâmetros de desempenho da bomba permaneçam constantes. Em outras situações, é preciso que esses parâmetros mudem de acordo com as condições de uso. A regulação da velocidade de rotação permite alcançar esse objetivo, além de aumentar a eficiência dos tubos, o que contribui para uma melhoria significativa na eficiência do dispositivo como um todo. 3. Pesquisa técnica sobre a seleção de bombas d’água e a economia de energia no sistema: Por vários motivos, existem muitos aspectos irracionais no processo de seleção e projeto das bombas, o que resulta em desperdício de energia e afeta negativamente os esforços para economizar energia. (1) Princípios a serem seguidos na escolha da bomba d’água: 1) A unidade responsável pelo uso deve determinar de forma adequada os parâmetros de desempenho da bomba e as condições necessárias para seu funcionamento. 2) O departamento de design deve determinar de forma adequada o tipo e os parâmetros da bomba, de modo a atender às condições de uso no local. 3) Considerar de forma abrangente a maior eficiência da bomba, a faixa de alta eficiência e os indicadores de eficiência em condições reais de uso. 4) Realizar uma comparação técnico-econômica, a fim de selecionar a solução que seja tecnicamente avançada e economicamente viável. (2) Melhorar os indicadores de eficiência no funcionamento do sistema de bombas centrífugas. A otimização do consumo de energia por parte das bombas centrífugas não deve se limitar apenas ao estudo da eficiência da própria bomba; é necessário analisar também os indicadores de eficiência de todos os componentes do sistema, visando assim uma utilização eficiente da energia em todo o sistema. Há grande potencial nessa área. Deve-se realizar uma análise detalhada nos seguintes aspectos. 1) A configuração do conjunto da bomba e de todo o sistema de produção é adequada? Ela deve atender às exigências de uso, além de cumprir os requisitos de economia de energia. 2) A configuração da bomba centrífuga e do motor é adequada? Qual é a eficiência energética do motor? 3) A configuração das tubulações é adequada? É necessário reduzir o número de tubulações, a fim de aumentar sua eficiência. 4) A configuração do sistema de transmissão é adequada? A escolha e o uso do sistema de transmissão afetam não apenas a eficiência da transmissão, mas também a eficiência do motor, da bomba d’água e das tubulações. 5) Eficiência e se o vapor é adequado. 6) Se os sistemas de tubulações e a manutenção da bomba centrífuga estão adequados para seu funcionamento. 4. Pesquisa de propriedades especiais Devido às diferenças nas condições de uso, além das pesquisas técnicas mencionadas acima, é necessário também realizar estudos sobre algumas propriedades especiais. Esses estudos abrangem, principalmente, os seguintes aspectos. 1) Pesquisa em meios de transporte especiais, como meios de transporte mistos de sólidos e líquidos. 2) Pesquisa em materiais especiais, que devem possuir alta resistência à corrosão e ao desgaste. 3) Pesquisa em estruturas especiais, como canais de fluxo sem obstruções, estruturas duplas especiais, etc. V. Conclusão As bombas são equipamentos importantes nos processos de tratamento de água. Foi realizada uma análise resumida de vários tipos principais de bombas para tratamento de água, sendo resumidas suas características estruturais e condições de uso, o que fornece uma base para a escolha adequada das bombas a serem utilizadas no tratamento de água. Ao mesmo tempo, foram apontadas as tendências de desenvolvimento tecnológico das bombas utilizadas no tratamento de água. Para alcançar maior eficiência e reduzir o consumo de energia, é necessário realizar mais pesquisas e estudos nos quatro aspectos relacionados à segurança operacional das bombas, ao seu controle automático, à economia de energia e às suas propriedades especiais.