Alterações nas características das águas residuais
Consequências na selecção do impulsor das bombas
Devido à grande redução no consumo de água, as características das águas residuais têm vindo a mudar. Na realidade, de acordo com estudos recentes, o consumo de água para beber e para lavagens na Europa tem-se vindo a reduzir drasticamente, de 186 litros por dia e por pessoa em 1990, para 118 litros por dia e por pessoa em 2010, ou seja, uma redução de 37% !!!
Esta redução é em grande parte motivada pelas inúmeras medidas e pressão pública sobre a conservação da água, e pelas alterações nas condições de higiene nos países industrializados, mas tem consequências imediatas na redução da proporção de água no total das águas residuais, e no aumento da concentração de sólidos e fibras.
Esta redução ainda é maior durante as secas de Verão, tornando-se num problema grave para os sistemas de transporte, bombagem e tratamento das águas residuais: as fibras e outros sólidos têm tendência a aglomerar-se nos colectores, formando uma massa de detritos que se move na chuvada seguinte, causando rupturas nas estações de bombagem. Como muitas destas estações de bombagem não possuem gradagem – de modo a reduzir os importantes custos de manutenção que esta implica – são muitas vezes as bombas que sofrem directamente as consequências desta tendência.
Colmatação das bombas de águas residuais
Numa bomba existem duas áreas especialmente sujeitas a colmatação. Nas bombas com impulsor fechado, as matérias fibrosas e os artigos de higiene podem aglomerar-se na folga entre o corpo da bomba e o impulsor (ver fig. 1).
Em casos extremos o impulsor pode mesmo ser bloqueado. Se o anel de desgaste do impulsor estiver desgastado, o caudal de fuga do lado da descarga para lado da aspiração ainda vai aumentar este risco (ver fig. 2).
Fig. 2: Danos causados por fibras na zona do anel de desgaste
Mas, no caso dos impulsores abertos e vortex, a própria forma do impulsor evita que as fibras e outros materiais se aglomerem nas folgas, pois não existem espaços onde os sólidos se possam acumular. É por esta razão que estes tipos de impulsores têm maior fiabilidade que os anteriores.
A outra zona crítica é o centro do impulsor, donde saem as arestas das pás. É nesta zona que se acumulam os restos de madeira, bocados de tecido com fibras longas e vários outros tipos de resíduos domésticos, que podem prejudicar o funcionamento correcto da bomba (ver fig. 3).
Fig. 3: Entupimento na zona do centro do impulsor
A figura 4 apresenta uma comparação do rendimento dos vários tipos de impulsor. Os impulsores vortex mantém um rendimento constante, apesar de baixo, ao longo de toda a sua gama de funcionamento. O seu baixo rendimento deve-se ao seu princípio de funcionamento e só pode ser melhorado marginalmente. Os impulsores multicanal, devido ao seu elevado nº de pás, são os que têm melhor rendimento energético, mas só são adequados para bombear águas residuais pré-tratadas. Todos os outros tipos de impulsor, como, por exemplo, os mono e bicanal abertos ou fechados têm rendimentos muito semelhantes no ponto de rendimento máximo.
No entanto, a forma da curva de rendimento na gama de caudais baixos também é importante. Neste aspecto, a forma do impulsor ainda tem um maior impacto no rendimento. Os impulsores fechados têm curvas de rendimento mais planas que os impulsores abertos e, portanto, oferecem melhores rendimentos a baixo caudal. Por exemplo, a diferença de rendimento entre um impulsor monocanal fechado e um impulsor monocanal aberto pode atingir os 10%, apesar de ambos terem o mesmo rendimento no ponto de melhor rendimento !
Assim, o conceito de rendimento não pode ser sempre apenas considerado como uma questão do “melhor” rendimento, mas também como rendimento a baixo caudal, pois muitas vezes é este último que mais conta nas bombas de águas residuais, na sua gama de funcionamento real. Este aspecto deve realmente ser considerado quando se projecta uma estação de bombagem de águas residuais.
O desgaste progressivo também altera as curvas de funcionamento e de rendimento. No entanto, numa estação de bombagem de águas residuais, ninguém vai reparar em tal coisa, pois a grande maioria das estações não têm equipamento de medição do caudal e/ou rendimento. Especialmente no caso dos impulsores mono e bicanal aberto é importante que as peças de desgaste sejam feitas em material muito resistente.
Critérios de selecção do tipo de impulsor
Actualmente os custos do ciclo de vida são um importante critério de selecção para os operadores, no processo de compra de bombas para águas residuais. Mesmo quando funcionam de modo intermitente, que muito frequentemente é o caso nas estações de bombagem de águas residuais, o custo da energia representa cerca de 50% do custo total do ciclo de vida.
Se ocorrer uma colmatação, o custo para resolver o problema, incluindo os custos das consequências da paragem da bomba, é um custo único de importância decisiva e pode facilmente atingir um valor superior ao custo de aquisição da bomba. Assim, os operadores de estações de bombagem de águas residuais dão a máxima importância à fiabilidade, sendo o rendimento apenas o segundo critério de decisão.
Fig. 4: Comparação dos rendimentos dos vários tipos de impulsor
A figura 4 apresenta uma comparação do rendimento dos vários tipos de impulsor. Os impulsores vortex mantém um rendimento constante, apesar de baixo, ao longo de toda a sua gama de funcionamento. O seu baixo rendimento deve-se ao seu princípio de funcionamento e só pode ser melhorado marginalmente. Os impulsores multicanal, devido ao seu elevado nº de pás, são os que têm melhor rendimento energético, mas só são adequados para bombear águas residuais pré-tratadas. Todos os outros tipos de impulsor, como, por exemplo, os mono e bicanal abertos ou fechados têm rendimentos muito semelhantes no ponto de rendimento máximo.
No entanto, a forma da curva de rendimento na gama de caudais baixos também é importante. Neste aspecto, a forma do impulsor ainda tem um maior impacto no rendimento. Os impulsores fechados têm curvas de rendimento mais planas que os impulsores abertos e, portanto, oferecem melhores rendimentos a baixo caudal. Por exemplo, a diferença de rendimento entre um impulsor monocanal fechado e um impulsor monocanal aberto pode atingir os 10%, apesar de ambos terem o mesmo rendimento no ponto de melhor rendimento !
Assim, o conceito de rendimento não pode ser sempre apenas considerado como uma questão do “melhor” rendimento, mas também como rendimento a baixo caudal, pois muitas vezes é este último que mais conta nas bombas de águas residuais, na sua gama de funcionamento real. Este aspecto deve realmente ser considerado quando se projecta uma estação de bombagem de águas residuais.
O desgaste progressivo também altera as curvas de funcionamento e de rendimento. No entanto, numa estação de bombagem de águas residuais, ninguém vai reparar em tal coisa, pois a grande maioria das estações não têm equipamento de medição do caudal e/ou rendimento. Especialmente no caso dos impulsores mono e bicanal aberto é importante que as peças de desgaste sejam feitas em material muito resistente.
Critérios de selecção do tipo de impulsor
Actualmente os custos do ciclo de vida são um importante critério de selecção para os operadores, no processo de compra de bombas para águas residuais. Mesmo quando funcionam de modo intermitente, que muito frequentemente é o caso nas estações de bombagem de águas residuais, o custo da energia representa cerca de 50% do custo total do ciclo de vida.
Se ocorrer uma colmatação, o custo para resolver o problema, incluindo os custos das consequências da paragem da bomba, é um custo único de importância decisiva e pode facilmente atingir um valor superior ao custo de aquisição da bomba. Assim, os operadores de estações de bombagem de águas residuais dão a máxima importância à fiabilidade, sendo o rendimento apenas o segundo critério de decisão.
Fig. 5: Exemplos de tipos de impulsores
A escolha do impulsor para uma bomba de águas residuais específica, nas condições de funcionamento específicas, implica um compromisso entre garantia de não colmatação, rendimento e resistência ao desgaste.
Conclusão
Apesar de terem menor rendimento, os impulsores vortex são a melhor escolha quando se trata de bombear a caudais baixos, devido à sua elevada fiabilidade. Os impulsores abertos são normalmente mais resistentes aos sólidos, fibras e gás. Os rendimentos mais elevados podem ser obtidos com impulsores multicanal fechados, no entanto, a sua forma não é adequada para certos tipos de águas residuais.
Para manter um rendimento elevado ao longo da vida útil do equipamento, os componentes que perfazem a folga entre o corpo da bomba e o impulsor devem ser feitos em material muito resistente. Apesar dos intensos esforços de investigação e desenvolvimento de sistemas hidráulicos para aplicações em águas residuais, ainda não foi inventado um tipo de impulsor que combine todas as vantagens acima mencionadas, para os diversos tipos de impulsores.
Nuno Aleixo / Resp. Dept. Ambiente