Bombas: Funcionamento e Tipos

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS E BIOTECNOLOGIA
CAMPUS TOLEDO
RESUMO “MAPA MENTAL” DO CONTEÚDO BOMBAS, ABORDADO EM 
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Operações Unitárias I
 Matheus Miranda de Oliveira*, Robert Luan Meurer*
*Discente do curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia da UTFPR-TD
Professora: Patricia Casarin
Toledo - 2024
BOMBAS
O que são?
Bombas são dispositivos mecânicos utilizados essencialmente para transferir fluidos 
de um lugar para outro. Elas têm papel fundamental em diversas aplicações industriais, 
comerciais e até mesmo residenciais, onde é necessário realizar o transporte eficiente de 
líquidos e/ou gases.
A principal função das bombas é aumentar a energia do fluido, seja aumentando sua 
pressão, sua velocidade ou ambas. O aumento da energia do fluido é essencial para vencer as 
perdas de carga ao longo do sistema de tubulação e garantir que o fluido chegue ao destino 
final com as características desejadas.
A transferência de fluido ocorre através de um processo relativamente simples, mas 
engenhoso. Basicamente, a bomba utiliza energia mecânica para mover o fluido de uma 
região de baixa pressão para uma região de alta pressão. Isso é feito através de um 
mecanismo de bombeamento, que pode variar dependendo do tipo de bomba.
Figura 1. Esquema de funcionamento de uma bomba.
Fonte: TERRON (2012).
Para aumentar a energia do fluido, as bombas precisam fornecer trabalho ao fluido. 
Esse trabalho é realizado principalmente através da aplicação de força mecânica para vencer 
as forças de atrito e resistência do fluido (cisalhamento) ao longo do sistema. A energia é 
então transferida para o fluido na forma de pressão (energia potencial) ou velocidade (energia 
cinética), ou ainda, uma combinação de ambas.
Tipos
Existem vários tipos de bombas, sendo as mais comuns as bombas centrífugas e as 
bombas de deslocamento positivo. As bombas centrífugas funcionam através da rotação de 
um impulsor, que gira dentro de uma carcaça. À medida que o impulsor gira, ele cria um 
vácuo no centro e, consequentemente, uma pressão mais baixa. Isso faz com que o fluido seja 
sugado para o centro da bomba e, em seguida, seja lançado para fora do impulsor a alta 
velocidade, aumentando sua energia cinética. Por outro lado, as bombas de deslocamento 
positivo funcionam empurrando o fluido através de uma câmara de bombeamento, usando 
pistões, rotores ou diafragmas.
Bombas dinâmicas ou turbobombas
As bombas dinâmicas, também conhecidas como turbobombas, funcionam 
fornecendo energia ao líquido através de um impelidor (que pode ser um impulsor ou rotor). 
Isso aumenta a energia cinética do líquido, que é então convertida em energia de pressão. O 
líquido entra na bomba de forma axial e depois se move radialmente até a saída da carcaça do 
equipamento.
Figura 2. Esquema de uma bomba centrífuga.
Fonte: CREMASCO (2011).
Nas bombas centrífugas radiais, a energia cinética vem de forças centrífugas no 
líquido, diferenciando-se das bombas tipo Francis pelas palhetas curvas do impelidor. Essas 
bombas são ideais para altas pressões e baixas vazões. As bombas de fluxo axial transferem 
energia por forças de arraste, operando com altas vazões e baixas pressões. Bombas 
centrífugas mistas usam ambas as forças.
Bombas periféricas regenerativas têm palhetas na periferia do impelidor, gerando 
maior pressão que as centrífugas. Bombas com um impelidor são de simples estágio, 
enquanto aquelas com vários impelidores em série são de múltiplos estágios, capazes de altas 
pressões.
Bombas de deslocamento positivo
A principal diferença entre turbobombas e bombas de deslocamento positivo é que, nas 
últimas, não é necessária a transformação de energia cinética em energia de pressão. A 
energia é fornecida ao líquido pela variação do volume do fluido dentro da bomba, usando 
mecanismos mecânicos. As bombas alternativas, adequadas para altas pressões e baixas 
vazões, incluem tipos como pistão, êmbolo e diafragma. Elas operam por movimento de 
sucção e descarga do líquido, diferenciando-se pelo mecanismo que provoca esse movimento.
Figura 3. Esquema de uma bomba tipo pistão, êmbolo e diafragma.
 
Fonte: CREMASCO (2011).
As bombas rotativas descarregam o líquido por meio do movimento rotacional de 
dispositivos internos. Nas bombas de engrenagens e de lóbulo, o fluido é empurrado para fora 
da carcaça pelos espaços entre os dentes ou lóbulos, permitindo a entrada contínua de novo 
líquido.
Figura 4. Esquema de uma bomba tipo engrenagem e lóbulo.
Fonte: CREMASCO (2011).
As bombas de parafuso têm parafusos que se movem de forma sincronizada por 
engrenagens. O líquido é alimentado em uma extremidade e, por meio da rotação das 
engrenagens, é transportado até a zona central, onde é descarregado. Nas bombas rotativas de 
palhetas deslizantes, o cilindro tem um eixo de rotação excêntrico ao da carcaça. O impelidor 
possui ranhuras radiais que permitem o movimento das palhetas nessa direção.
Figura 5. Esquema de uma bomba tipo parafuso e tipo palheta.
 
Fonte: CREMASCO (2011).
Além disso, é possível citar outros tipos de bomba, como:
Bombas Submersíveis
Bombas submersíveis são dispositivos projetados para operar submersos em líquidos, 
como água. Elas são hermeticamente seladas para evitar danos ao motor e operam com um 
impulsor para movimentar o líquido sem a necessidade de criar pressão de entrada. São 
amplamente usadas em poços, sistemas de drenagem, esgoto, fontes e aquários devido à 
eficiência, operação silenciosa e menor propensão à cavitação. Apesar da instalação e 
manutenção complexas, sua durabilidade e eficiência as tornam ideais para diversas 
aplicações industriais e domésticas.
Bombas de Vácuo
As bombas de vácuo são dispositivos essenciais usados para retirar gases ou vapores de 
dentro de um recipiente, criando um vácuo parcial ou total. Elas operam por meio de 
diferentes mecanismos, como deslocamento positivo, difusão ou turbomolecular. 
Além disso, existem ferramentas como o diagrama de Moody que é utilizado na seleção 
de materiais para bombas, considerando aspectos como resistência à corrosão, propriedades 
mecânicas e custo. Ele auxilia na escolha de materiais adequados para diferentes partes da 
bomba, garantindo durabilidade, eficiência operacional e economia. Essa análise é crucial 
para assegurar que os materiais escolhidos sejam compatíveis com os fluidos bombeados e 
com o ambiente de operação da bomba, contribuindo para o bom desempenho e vida útil do 
equipamento.
Figura 6. Diagrama de Moody.
Fonte: ResearchGate.
Outra ferramenta utilizada em bombas seriam os diagramas para determinar a 
potência de uma bomba em um reator agitado dimensionado em função do tipo de pá usada 
no processo. Nessa situação utiliza-se alguns parâmetros como viscosidade, agitação, 
densidade e diâmetro do impelidor. A partir destes parâmetros obtém-se o número de 
potência que é utilizado para determinar a potência em que a bomba está operando.
Figura 7. Diagrama referente ao tipo de pá em um processo de mistura.
Fonte: GUIMARÃES (2017).
APLICAÇÕES
Algumas das aplicações mais usuais das bombas estão descritas abaixo:
a) Abastecimento de Água: bombas são empregadas para impulsionar a água de fontes 
naturais (como rios, lagos ou poços) para sistemas de distribuição. Em sistemas de 
distribuição de água residencial, as bombas podem ser usadas para aumentar a pressão 
da água para garantir um fluxo adequado em todas as torneiras e chuveiros. Esse caso 
se aplica principalmente em edifícios e residências rurais. Em estações de tratamento 
de água (ETA), as bombas são usadas para transportar água através de várias etapas de 
tratamento, como filtração e desinfecção, até a distribuição para a população.
b) Indústria Química: bombas são utilizadas para transferir líquidos químicos entre 
diferentes etapas de processo, como reatores, unidades de destilaçãoe unidades de 
separação. Também são empregadas para realizar dosagem precisa de produtos 
químicos em processos de fabricação, garantindo a mistura correta de ingredientes e 
reagentes.
c) Indústria Petrolífera: nas operações de extração de petróleo e gás, as bombas são 
usadas para injetar fluidos, como água ou vapor, nos reservatórios de petróleo para 
aumentar a pressão e facilitar a recuperação de petróleo. Nas refinarias, as bombas são 
usadas para transferir produtos petrolíferos, como petróleo bruto, gasolina, diesel e 
óleo lubrificante, entre diferentes unidades de processamento.
d) Indústria Farmacêutica: bombas são utilizadas para transferir ingredientes ativos, 
solventes e outros líquidos entre diferentes etapas de produção, como mistura, 
filtração, secagem e embalagem. Assim como na indústria química, são usadas em 
sistemas de dosagem, mas nesse caso com a finalidade de garantir a precisão na 
administração de medicamentos líquidos durante o processo de fabricação.
e) Agricultura: bombas são usadas em sistemas de irrigação para fornecer água às 
plantações, garantindo o crescimento saudável das culturas. Também são usadas em 
sistemas de pulverização para aplicar fertilizantes, pesticidas e herbicidas nas 
plantações, ajudando a controlar pragas e doenças e aumentando a produtividade 
agrícola;
EXERCÍCIO RESOLVIDO
Considere o sistema abaixo com um tubo de diâmetro nominal de 3’’ ná área de sucção e uma 
vazão mássica de 56,19 kg/s. A massa específica do fluido newtoniano é 0,891 g/cm3 e 
viscosidade de 59 cP. Considerando as tubulações (com curvas), válvula gaveta aberta, 
determine a altura manométrica do sistema especificando qual a altura de sucção e descarga. 
Considerar a entrada do sistema (saída do tanque) e a expansão na saída da tubulação. A 
região de descarga possui diâmetro nominal de 1 ½”. Determine a altura manométrica total 
do sistema.
Informações: joelhos de 90° rosqueados; válvula do tipo gaveta aberta; rugosidade das 
tubulações: ε = 0,01 mm.
Diâmetro nominal:
1 ½” = 0,0381 m (externo) com espessura do tubo = 1,5 mm e 3’’= 
88,90 e espessura de 4,05 mm.
Continuando a resolução: 
REFERÊNCIAS
DORAN, Pauline M. Princípios de Engenharia de Bioprocessos. Sidney: Academic Press, 
25 de maio de 2011.
GREEN, Don W., PERRY, Robert H. Perry's Chemical Engineers' Handbook-8th edition. 
Nova York: McGraw Hill, 2008.
TERRON, L. R. Operações unitárias para químicos, farmacêuticos e engenheiros : 
fundamentos e operações unitárias do escoamento de fluidos / Luiz Roberto Terron - Rio 
de Janeiro: LTC, 2012.
GUIMARÃES, L. G. C.; et al. TRANSFERÊNCIA DE CALOR E POTÊNCIA 
CONSUMIDA NA AGITAÇÃO DE CARBOXIMETILCELULOSE EM UM TANQUE 
COM IMPULSOR MECÂNICO E SERPENTINA EM ESPIRAL, p. 829-834 . Em: 
Anais do XII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica [=Blucher 
Chemical Engineering Proceedings, v. 1, n.4]. ISSN Impresso: 2446-8711. São Paulo: 
Blucher, 2017.
Exercício: https://www.youtube.com/watch?v=Q5YM9yR8lhc