Bombas de escoamento positivo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA – UFSC 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E 
ENGENHARIA DE ALIMENTOS - EQA 
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
 
 
 
ANA LUIZA FERREIRA 
JULIA BEIMS LOPES 
 
 
 
 
BOMBAS DE ESCOAMENTO POSITIVO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FLORIANÓPOLIS 
 2018 
 
ANA LUIZA FERREIRA 
JULIA BEIMS LOPES 
 
 
 
 
 
 
 
BOMBAS DE ESCOAMENTO POSITIVO 
 
 
Trabalho como instrumento de avaliação para a 
disciplina Operações Unitárias de Transferência 
de Quantidade de Movimento (EQA 5313). 
Prof. Dr. Acácio Antonio F. Zielinski 
 
 
 
 
 
 
 
FLORIANÓPOLIS 
 2018 
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SUMÁRIO 
 
FUNCIONAMENTO 3 
1.1. Bombas de Deslocamento Positivo, Alternativas ou Recíprocas 5 
1.2. Bombas de Deslocamento Positivo Rotativa 6 
2. VANTAGENS E DESVANTAGENS 7 
3. APLICAÇÕES 8 
4. REFERÊNCIAS ​1​0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. FUNCIONAMENTO 
 
Bombas de deslocamento positivo também conhecidas como bombas volumétricas, 
hidrostáticas ou volumógenas funcionam de forma pulsante sem variar a pressão no 
sistema, fornecendo determinada quantidade de fluido a cada rotação ou ciclo. Como 
essas bombas possuem uma ou mais câmaras, sua movimentação é causada pela ação de 
um órgão mecânico (elemento móvel) que faz com que o fluido ocupe e desocupe essas 
câmaras, provocando seu movimento pela comunicação de energia de pressão ao fluido. 
O movimento geral desse fluido dá-se na mesma direção das forças feitas no mesmo, 
por isso são chamados de positivos. Essas bombas são usadas para pressões elevadas e 
descargas relativamente pequenas. 
O princípio de operação de uma bomba de deslocamento é diferente das bombas 
centrífugas. Nas bombas de deslocamento o fluido é levado (deslocado) da sucção da 
bomba até a descarga em volumes característicos. A pressão na descarga da bomba 
ocorre não por uma transferência de quantidade de movimento angular, e sim por 
eventual restrição que a tubulação de descarga da bomba impõe ao transporte do fluido. 
Segundo a literatura, as bombas de deslocamento positivo têm as seguintes 
características, essenciais em muitas aplicações dentro dos processos indústriais: 
- A capacidade de bombeamento é proporcional à velocidade: a capacidade de 
bombeamento dessas bombas é proporcional à velocidade da bomba e independe 
da pressão. Quando variadores de velocidade são instalados nessas bombas, as 
condições de saída podem ser facilmente ajustadas. As bombas de deslocamento 
positivo podem fornecer escoamento em regime estacionário, mas nem sempre 
são verdadeiramente positivas, pois pode acontecer um vazamento interno que 
ocorre a pressões muito elevadas, de modo que o fluxo diminui ligeiramente 
com o aumento da pressão de saída; isso é independente da velocidade da 
bomba, quando a pressão é pequena, não ocorre deslizamento muito 
considerável e a bomba irá operar quase a 100% de eficiência volumétrica. 
- A capacidade de sucção é proporcional à velocidade: ​a capacidade de sucção 
da bomba aumenta com o aumento da velocidade da bomba. Em uma velocidade 
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de rotação baixa, a sucção é, igualmente, baixa, e líquidos voláteis podem ser 
manipulados. 
- A pressão é independente da velocidade da bomba: a variação da velocidade 
da bomba terá um efeito insignificante sobre sua capacidade. Ela vai entregar o 
mesmo volume por rotação em qualquer pressão ou velocidade. As bombas de 
deslocamento positivo não podem operar contra linhas de descarga fechada 
- Os requisitos de energia são proporcionais à pressão: a uma velocidade 
constante, a potência necessária será diretamente proporcional à pressão 
desenvolvida, e os requisitos de energia serão determinados pela capacidade de 
bombeamento e eficiência. 
- Os requisitos de energia são variáveis: ​os requisitos de energia de bombas 
rotativas dependem da capacidade de deslocamento e da pressão diferencial total 
através da bomba (diferença entre as pressões de entrada e saída). Esses 
requisitos são independentes das características do fluido que é bombeado. 
- A autoescorva é definida pelo projeto do sistema de bombeamento: ​a 
maioria das bombas de deslocamento positivo rotativas é autoescorvante. Há, no 
entanto, certos aspectos a considerar que podem prejudicar o funcionamento , 
tais como danos nos selos quando a bomba funciona a seco, que devem ser 
considerados. 
- Fluidos contendo gases ou vapores arrastados podem ser bombeados: 
Bombas rotativas movem unidades predeterminadas de fluido a cada rotação, e 
podem bombear fluidos contendo gases ou vapores, sem perda de escorva. 
- A direção do escoamento da bomba pode ser revertida: ​este procedimento 
pode ser feito principalmente com bombas de cavidade progressiva: a direção do 
escoamento pode ser feita em qualquer direção, com a mesma eficiência, 
simplesmente mudando o sentido de rotação. As bombas de cavidade 
progressiva são utilizadas para bombear fluidos muito viscosos, tais como polpa 
de batata, polpa de cimento, amianto etc. 
- Capacidade de efetuar proporcionamento preciso: ​as bombas de pistão 
podem ser usadas em aplicações que requerem medição ou proporcionamento 
exatos. 
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Existem dois tipos principais de bombas de deslocamento positivo: as alternativas (ou 
recíprocas) e as rotativas. As alternativas possuem, como elementos móveis, pistões ou 
êmbolos, tampões, membranas ou diafragmas; essas máquinas movem o fluido com a 
movimentação alternada, do tipo vaivém, de suas partes móveis. As rotativas têm 
palhetas, engrenagens, roscas, lóbulos, helicoides, fusos, parafusos, elementos 
peristálticos e outros tipos de elementos móveis. 
 
Figura 1: Classificação das Bombas de deslocamento positivo. 
 
1.1. Bombas de Deslocamento Positivo, Alternativas ou Recíprocas 
Diafragma ​: Nessas bombas, o órgão que fornece a energia para o líquido é uma 
membrana acionada por uma haste com movimento alternativo. Essas bombas são 
usadas principalmente para serviços de dosagem de produtos, já que, ao ser variado o 
curso da haste, varia-se o volume admitido. 
Pistão: ​Líquido recebe a ação das forças diretamente de um pistão ou êmbolo (também 
chamado de tampão) 
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Podem ser de: 
● Simples efeito – quando apenas uma face do êmbolo atua sobre o líquido. 
● Duplo efeito – quando as duas faces atuam. 
Chamam-se ainda: 
● Simplex – quando existe apenas uma câmara com pistão ou êmbolo. 
● Duplex – quando são dois os pistões ou êmbolos. 
● Triplex – quando são três os pistões ou êmbolos. 
● Multiplex – quando são quatro ou mais pistões ou êmbolos 
 
1.2. Bombas de Deslocamento Positivo Rotativa 
As bombas de deslocamento positivo rotativas são bombas que movem um fluido 
utilizando os princípios da rotação. Um vácuo que é criado pela rotação da bomba 
captura e extrai o ar do líquido. As bombas rotativas são muito eficientes, porque elas 
removem naturalmente o ar das linhas, eliminando a necessidadede purgar o ar a partir 
das linhas manualmente. 
Elas também têm seus pontos fracos. Devido à natureza da bomba, a folga entre a 
bomba rotativa e a borda exterior deve ser muito estreita, o que requer que elas girem a 
uma velocidade lenta e contínua. Se forem operadas a velocidades elevadas, os fluidos 
irão causar erosão, assim como as ondas do oceano que causam polimento de pedras e 
corrosão de rochas próximas a areia. As bombas giratórias que experimentam tal erosão 
eventualmente mostram sinais de folgas ampliadas, permitindo que o líquido deslize 
completamente diminuindo a eficiência da bomba. 
Essas bombas podem ser agrupadas em três tipos principais. Os modelos de bombas de 
deslocamento de engrenagem são o tipo mais simples de bombas rotativas, consistindo 
de duas engrenagens dispostas lado a lado com os dentes enredados. As engrenagens 
giram entre si, criando uma corrente que prende fluido entre os dentes das engrenagens 
e do invólucro exterior, eventualmente libertando o fluido no lado da descarga da 
bomba enquanto os dentes engrenam e dão a volta novamente. Muitos dentes pequenos 
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mantêm um fluxo constante de fluido, enquanto que um número menor de dentes 
maiores cria uma tendência para a bomba para descarregar líquidos em suma, pulsando 
quando jorra. 
As bombas de rosca são um tipo mais complicado de bombas rotativas, com dois 
parafusos de fixação com rosca oposta – isto é, um parafuso gira no sentido horário, e os 
outros no sentido anti-horário. Os parafusos são montados cada um em um eixo que 
correm paralelos uns aos outros; os eixos também têm engrenagens que se enredam uns 
aos os outros, a fim de transformar os eixos em um conjunto e manter tudo no lugar. O 
giro dos parafusos e, consequentemente os eixos ao qual eles estão montados, extraem o 
fluido através da bomba. Tal como acontece com outras formas de bombas rotativas, a 
folga entre as partes móveis e o revestimento da bomba é mínima. 
As bombas de aletas que se deslocam são o terceiro tipo de bombas rotativas, 
constituídas por um rotor cilíndrico incorporado numa caixa de forma semelhante. 
Conforme o rotor gira, as aletas prendem o fluido entre o rotor e o invólucro, extraindo 
o fluido através da bomba. 
 
2. VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 
De modo geral, as bombas de deslocamento positivo apresentam as seguintes vantagens 
e desvantagens, que poderão determinar sua utilização ou não no processo requerido. 
Vantagens: 
● Relação constante entre descarga e velocidade da bomba, de modo que a vazão, 
Q, bombeada independe da altura e/ou pressão a serem vencidas; 
● A energia é cedida ao líquido sob a forma de energia de pressão, não havendo, 
portanto a necessidade de transformação como no caso das bombas cinéticas; 
● Podem iniciar sua operação com presença de ar no seu interior; 
● Algumas produzem vazão constante e outras vazão variável (pulsante); 
● Trabalham bem com uma ampla gama de viscosidades, particularmente as mais 
altas, pois líquidos com alta viscosidade preenchem as folgas internas da bomba, 
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resultando numa eficiência volumétrica maior. Enquanto bombas cinéticas 
perdem vazão na medida que a viscosidade do produto aumenta. 
Desvantagens: 
● Apresentam construção mais complexa quando comparadas às bombas cinéticas; 
● A velocidade é limitada pela maior inércia dos elementos móveis e do fluido; 
● Apresentam um maior custo de manutenção 
 
3. APLICAÇÕES 
Praticamente todas as bombas necessárias para transmitir força hidráulica em 
equipamento industrial, em maquinaria de construção e em aviação são do tipo 
hidrostático. 
As bombas de deslocamento positivo são indicadas em casos onde se requer vazão 
constante independente de variação da carga sobre a bomba e também onde o volume 
deve ser medido com precisão. A descarga é proporcional à velocidade do propulsor da 
bomba. 
Assim, essas bombas são utilizadas principalmente nas seguintes situações: 
● Produtos de médias a altas viscosidades 
● Serviços de recalque com baixa vazão e alta pressão 
● Serviços nos quais é necessário um fluxo constante independente de variações 
de pressão e viscosidade 
● Serviços de pressurização, recalque, e atomização. 
● Serviços que necessitam de precisão 
 
Diafragma: 
Devido à sua baixa velocidade e válvulas de grande porte, esse tipo é adequado para a 
manipulação suave de líquidos cuja degradação de sólidos em suspensão deve ser 
evitada. São, portanto, ideais para bombear sucos e outros líquidos encontrados nas 
indústrias de alimentos e farmaucêutica. 
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As bombas de diafragma e as peristálticas são mais utilizadas para líquidos corrosivos, 
soluções alcalinas, polpas, líquidos biológicos, etc. 
Pistão: 
São recomendadas para o escoamento de óleos, água de alimentação de caldeira e 
fluidos em geral que não contenham sólidos abrasivos - fluidos clarificados e limpos. 
São utilizadas para altas pressões, que somente são alcançadas para esses tipos de 
bombas, porém fornecem baixas vazões. 
Rotativas: 
As bombas rotativas são especificamente indicadas para fluidos viscosos, porém não 
abrasivos. Por isso são usadas, especialmente, com sucos concentrados, chocolate e 
geléias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. REFERÊNCIAS 
 
Quais os tipos de bombas de deslocamento positivo rotativas​. Disponível em: 
<​https://www.mecanicaindustrial.com.br/564-quais-os-tipos-de-bombas-de-deslocament
o-positivo-rotativas/ ​>. Acesso em: 08 mar. 2018 
REESE, Adriano; PRESTINI, Dieder Luis; VIGINI, Jair; ESPÍNDOLA NETO, 
Horlando. ​BOMBAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO. ​2007. Engenharia Elétrica 
- UNERJ, Jaraguá do Sul. Disponível em: 
<​http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAqawAJ/bombas-deslocamento-positivo#​>. 
Acesso em: 08 mar. 2018. 
Como Decidir Entre uma Bomba Centrífuga e uma Bomba de Deslocamento 
Positivo​. Disponível em: 
<​http://www.rzrbombas.com.br/suporte/entenda-diferenca-entre-uma-bomba-centrifuga
-e-uma-bomba-dce-deslocamento-positivo/​>. Acesso em: 09 mar. 2018 
SILVA, Emílio C. N.; MOURA, Rafael T. ​Bombas Hidráulicas ​. Disponível em: 
<​http://sites.poli.usp.br/d/pmr2481/hid_bombas_hidraulicas.pdf​>. Acesso em 09 mar. 
2018 
BRASIL, Alex N. ​Máquinas Termohidráulicas de Fluxo​. Disponível em: 
<​https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5817712/LOQ4015/capitulo3_bombascla
ssificacaoedescricao.pdf​>. Acesso em 09 mar. 2018 
TERRON, Luiz Roberto. ​Operações Unitárias para Químicos, Farmacêuticos e 
Engenheiros: fundamentos e operações unitárias do escoamento de fluidos​. Rio de 
Janeiro: LTC, 2012. 
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