O que é uma bomba de diafragma?
Uma bomba de diafragma é um tipo de bomba de deslocamento positivo que utiliza uma membrana flexível (diafragma) como seu principal componente de bombeamento para mover e pressurizar um fluido. As bombas de diafragma são adequadas para aplicações de baixa pressão e baixo fluxo, podendo ser utilizadas para bombear diversos tipos de gases, líquidos e polpas.
Bomba de Diafragma
Curiosidade – a bomba de diafragma recebe esse nome devido ao diafragma que utiliza para bombear o fluido. As bombas geralmente são nomeadas pela parte que causa a ação de bombeamento, por exemplo, bomba de engrenagem, bomba de pistão etc.; o mesmo se aplica às válvulas, que geralmente são nomeadas pelo disco usado para abrir e fechar a válvula, por exemplo, válvula de esfera, válvula de gaveta, etc.
Quais são as principais partes de uma bomba de diafragma?
Uma bomba de diafragma é composta por relativamente poucas partes principais, que são:
- Válvulas de retenção (sucção e descarga)
- Câmara de bombeamento
- Diafragma
- Coletor de sucção
- Coletor de descarga
Partes da Bomba de Diafragma
As bombas de diafragma são tipicamente operadas pneumaticamente, mas também podem ser acionadas eletricamente ou mecanicamente. Bombas operadas eletricamente requerem motores elétricos, enquanto bombas operadas pneumaticamente necessitam de uma válvula de distribuição de ar. Este artigo foca nas bombas de diafragma acionadas por ar, pois são as mais comuns.
Curiosidade – válvulas de ‘retenção’ também são conhecidas como válvulas de ‘retorno’, ‘unidirecionais’, ‘refluxo’, ‘pé’ e ‘retenção’, mas todos os termos significam a mesma coisa!
Está gostando deste artigo até agora? Então não deixe de conferir nossos cursos de vídeo de engenharia online. Temos mais de 60 horas de conteúdo em vídeo de engenharia já online, e tudo é entregue de forma simples e fácil de entender.
Como funciona uma bomba de diafragma?
As bombas de diafragma requerem ar comprimido, corrente elétrica ou movimento mecânico para funcionar; o exemplo a seguir assume que o ar comprimido é usado, pois este é o meio mais comum utilizado para operar uma bomba de diafragma. É possível ter uma bomba de diafragma simples ou dupla, mas a bomba de diafragma dupla é muito mais comum devido à sua maior eficiência (resultado de seu movimento de dupla ação).
Animação da Bomba de Diafragma
Curiosidade – bombas de dupla ação descarregam fluido enquanto se movem em duas direções (bidirecional). Bombas de ação simples descarregam fluido enquanto se movem em apenas uma direção (unidirecional). Pistões hidráulicos e cilindros pneumáticos frequentemente utilizam um design de ação simples ou dupla.
Bombas de Ação Simples e Dupla
Operação da Bomba de Diafragma
O ar comprimido (tipicamente 6-7 bar/87-101psi de pressão) é conectado a uma bomba de diafragma dupla através de mangueiras ou tubulações. Um pistão pneumático (distribuidor de ar) entrega ar comprimido ao espaço atrás de um dos diafragmas enquanto o ar é simultaneamente exaurido do outro; isso é possível porque ambos os diafragmas estão montados em um eixo comum, ou seja, quando um se move, o outro também se move. O ar exaurido é geralmente descarregado através de um silenciador para que a bomba opere de forma mais silenciosa e para eliminar um jato de ar de alta pressão sendo descarregado intermitentemente da bomba.
Se o ar está sendo exaurido, o diafragma afetado contrai e adquire uma forma côncava. Se o ar está sendo fornecido, o diafragma afetado expande e adquire uma forma convexa. À medida que o diafragma muda de forma, uma pressão positiva (forma convexa) ou pressão negativa (forma côncava) é criada dentro da câmara de bombeamento. O fluido é sugado ou descarregado da bomba devido às diferenças de pressão criadas dentro das câmaras de bombeamento. Válvulas de retenção são usadas para garantir que o fluxo através da bomba ocorra apenas em uma direção.
Operação da Bomba de Diafragma
Materiais de Construção da Bomba de Diafragma
O corpo da bomba é frequentemente fabricado em alumínio ou algum tipo de material à base de polímero, por exemplo, PTFE; o alumínio torna a bomba leve, enquanto os materiais poliméricos tornam a bomba resistente à corrosão.
Os diafragmas podem ser fabricados em borracha, elastômero termoplástico (TPE) ou politetrafluoretileno (PTFE).
Vantagens e Desvantagens da Bomba de Diafragma
As bombas de diafragma são muito versáteis e, consequentemente, usadas em muitas indústrias diferentes para diversas aplicações; elas são:
- Bem adequadas para operar em ambientes corrosivos ou bombear fluidos corrosivos, já que suas partes podem ser escolhidas para serem resistentes à corrosão.
- Podem ser fabricadas para serem intrinsecamente seguras, ou seja, a bomba não é uma fonte de ignição quando colocada em um ambiente explosivo ou inflamável.
- Podem operar mesmo se parcialmente ou totalmente submersas (desde que o escape de ar esteja acima da superfície do líquido submerso).
- São autoescorvantes (bombas de deslocamento positivo são autoescorvantes, portanto, as bombas de diafragma também são).
- Devido ao seu tamanho, essas bombas são leves e portáteis.
- Contêm poucas partes e requerem pouca manutenção.
Curiosidade – o termo ‘autoescorvante’ significa que uma bomba tem a capacidade de bombear ar.
Anotações do Modelo 3D
Válvula de Retenção
As válvulas de retenção permitem o fluxo em apenas uma direção. À medida que o diafragma se move, a pressão criada dentro do corpo levantará a bola de seu assento e permitirá o fluxo, ou pressionará a bola contra seu assento e interromperá o fluxo. O efeito que o diafragma tem sobre cada válvula depende da orientação da válvula de retenção (a válvula de retenção superior opera na direção inversa à válvula de retenção inferior).
Válvula de Retenção de Retorno de Balanço
Sucção
O fluido entra na bomba através desta conexão. As bombas de diafragma são bombas de deslocamento positivo; portanto, podem bombear gás, líquido ou vapor.
Descarga
O fluido é descarregado da bomba através desta conexão.
Membrana do Diafragma
O diafragma é acionado por um pistão pneumático. Quando a pressão pneumática é aplicada a um lado do pistão, o diafragma muda para uma forma côncava. Quando a pressão pneumática é aplicada ao outro lado do pistão, o diafragma muda para uma forma convexa. À medida que o diafragma muda de forma, uma pressão positiva (convexa) ou negativa (côncava) é criada entre as duas válvulas de retenção; o fluido é sugado ou descarregado da bomba devido à diferença de pressão criada. As membranas do diafragma são tipicamente construídas de material de borracha espessa.
Válvulas Pneumáticas
As válvulas pneumáticas dentro do corpo do diafragma distribuem ar para cada lado do pistão. À medida que o ar é distribuído para cada lado do pistão, a direção do pistão muda, e assim também muda a forma do diafragma (de convexa para côncava, etc.).
Recursos Adicionais
https://www.tacmina.com/learn/basics/01.html
https://www.verderliquids.com/us/en/pumps-by-principle/diaphragm-pump/how-do-diaphragm-pumps-work