DEPARTAMENTE DE ENGENHARIA QUÍMICA BOMBAS DE DIAFRAGMA

UNIVERSIDADE DA REGIÃO DE JOINVILLE - UNIVILLE

DEPARTAMENTE DE ENGENHARIA QUÍMICA

BOMBAS DE DIAFRAGMA

DAYANNE NUNES

DÉBORA RAMOS

FERNANDA PATERNO

GÉSSICA PEREIRA

MARIA LUIZA MOLIN

MARIÊ DE OLIVEIRA

RAIANE INACIO

STÉFANI ZIBETTI

STELA NOWAKOVSKI

THAÍS TEODORO

PROFESSOR MARCO AURÉLIO

Mecânica dos Fluídos

Joinville – SC

2016

INTRODUÇÃO

        As bombas podem ser definidas como máquinas de operações hidráulicas que transferem energia a um fluído com o objetivo de transporta-lo de um ponto para outro. Elas recebem energia de uma fonte motora e transferem uma parcela dessa energia ao fluído presente em forma de energia cinética e pressão, induzindo ao aumento de velocidade e pressão do líquido.

        As bombas podem ser classificadas de acordo com sua aplicação e pela forma que a energia é transferida ao fluído.

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Figura 1 - Classificação dos principais tipos de bomba.

        

        As bombas de diafragmas são classificadas como bombas volumétricas ou de deslocamento positivo, assim chamadas porque o líquido que ocupa o espaço na bomba tem seu volume interno variado constantemente. As bombas volumétricas são caracterizadas de acordo com os tipos de dispositivo mecânico de impulsão, em alternativas e rotativas. As alternativas funcionam com um movimento de vai-e-vem.

Nas bombas de diafragmas, o dispositivo que impulsiona o fluído são membranas acionadas por movimentos alternativos de uma haste. Sendo inicialmente criadas para transferências de difícil bombeamento, elas podem ser indicadas para transferência de diversos produtos em variados setores industriais.  

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1. HISTÓRICO E PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

1. Histórico

Diz-se que a inspiração para a criação das primeiras bombas, veio dos egípcios que em 2000 a.c desenvolveram primeira bomba com um design simplista que continha apenas uma haste longa suspensa, um balde e um peso. Os objetos combinados, simples, porém, eficientes, funcionavam como o método para buscar água de um poço (ALL-FLO, 2013). Hoje, a bomba tem evoluído e crescido de uma forma que nunca poderia imaginar.  

A bomba do tipo diafragma simples ou de membrana, com seu deslocamento positivo, foi inventada por Julius A. Pease em 1854 (e por outros no tempo de 10 anos). Algumas patentes surgiram no século 20 e 21, porém, todos mantiveram a tradição de conectar mecanicamente dois diafragmas elásticos ou membranas flexíveis, em um projeto de design oposto, espelhado, para a transferência de fluido.

Ambas as membranas, uma de cada lado da bomba, estão conectadas com uma haste para a operação mecânica pura e simultânea conduzida por ar sob pressão. A Figura 2 abaixo demonstra o esquema da patente registrada em 1854 por Pease.

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Figura 2 - Patente de J.A.Pease (Fonte: Pumpcell).

As demais patentes que dizem respeito a este equipamento nesta mesma época estão demonstradas na Figura 3.

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D[pic 7]

1. Princípio de funcionamento 

A imagem a seguir ilustra a estrutura de uma bomba pneumática com duas câmaras de diafragma.

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Figura 4 - Estrutura da bomba (Fonte: DEPA, 2015.)

As duas membranas de diafragma, uma delas representada pelo número 3 na imagem acima, são ligadas por uma biela, que faz com que o fluido seja aspirado em uma câmara e pressionado para fora em outra câmara.

O funcionamento dessa bomba será explicado com o auxílio da imagem a seguir.

[pic 9]

Figura 5- Esquema com o funcionamento de uma bomba pneumática de dois diafragmas. Em a) ocorre a aspiração do fluido, representado em ciza escuro, no lado esquerdo da bomba e em b) a aspiração do fluido no lado direito (Fonte: DEPA, 2015).

Como indicado na imagem 2a), a câmara de ar (vermelho) enche, sendo deslocada para fora e fazendo a biela puxar a membrana esquerda para a posição de partida. Dessa forma, a membrana é expandida e aspira a válvula de esfera inferior (1),  possibilitando a entrada de fluido (cinza escuro) na câmara. Simultaneamente, a válvula superior (2) se fixa na sua posição final pela diferença de pressão, impedindo o fluido de sair até que a membrana esteja cheia.

Em seguida, como mostra a imagem 2b), o ar flui para dentro da câmara de ar esquerda (vermelho) e o ar da câmara direita é retirado, causando a contração da membrana esquerda. A válvula (2) é deslocada liberando o fluido (cinza claro) para fora da bomba e válvula (1) é colocada na sua posição final, impedindo a entrada de fluido. Simultaneamente, a membrana direita é expandida e o processo de aspiração descrito anteriormente é repetido no lado direito da bomba.

1. APLICAÇÕES

As carcaças dessa bomba pode ser de polipropileno, aço inox, alumínio, ferro fundido entre outros. Além disso, sua membrana/elastômero/diafragma é adaptável para o tipo de aplicação, como por exemplo: podem ser de PTFE (elevada resistência química a ácidos e produtos corrosivos), EPDM - terpolímero de etileno-propileno-dieno (para solventes e álcool), NBR - borracha de Nitrilo Butadieno (para óleos, gorduras e combustíveis) e etc.