Quando pensamos em inovação em bombas e sistemas de bombeamento, não necessariamente precisamos utilizar eletrônica de última geração, mas, sim, romper as barreiras de funcionalidade/vida útil, desempenho hidráulico e consumo de energia, que melhoram o custo de operação do produto – afirma Rafael Soletti Mendes, especialista em portfólio da Franklin Electric.
O foco da Franklin Electric são produtos que cumpram as funcionalidades para operar ETAs e ETES com eficiência energética. O objetivo é oferecer equipamentos com ótima vida útil, baixo custo de operação, fácil manutenção com baixo custo de peças de reposição e curto prazo de entrega. “Entregar soluções práticas para os reais problemas cotidianos é o que buscamos oferecer aos nossos clientes” – destaca Mendes.
Mendes pede cautela ao empregar tecnologias que não foram feitas para o ambiente agressivo desse tipo de aplicação, o que dificulta a manutenção e aumenta os prazos de entrega. “Este segmento é muito dinâmico, com necessidades de respostas rápidas. Baixo custo de operação e de manutenção e eficiência energética são os principais desafios da indústria” – aponta.
“O magnífico mundo de bombas e sistemas de bombeamento disponibiliza grande variedade de aplicações por meio de diferentes tipos de equipamentos, como bombas de superfície, verticais e de deslocamento positivo, entre outros” – afirma Mendes. Para suprir grande parte das demandas de ETAs e ETEs hoje, são usuais as bombas submersíveis com vazão de pequeno e médio portes.
São bombas com baixas potências, 0,5 hp, e passagem de sólidos de 50 mm até maior passagem de 75 mm e vazão média. Com base nas solicitações dos clientes e usuários do segmento de água e esgoto, a empresa desenvolveu a Série Brava, bombas compactas e portáteis usadas tanto em aplicações residenciais e industriais quanto em ETAs e ETEs. Outra novidade da empresa para este setor é a Série Hippo, bombas de maior porte, fortes e resistentes que atingem maiores vazões e pressões, de baixo custo com rendimentos elétrico e hidráulico.

Desenvolvedores de tecnologia
“O mercado de motobombas é composto por grandes fabricantes que também são desenvolvedores de tecnologia. Existe grande variedade de soluções para bombeamento, contudo, as variações de bombas centrífugas são os modelos mais utilizados no saneamento por serem tradicionais, versáteis e já consolidados globalmente” – diz José Eduardo Mantovani, executivo de vendas water utility do departamento comercial da Grundfos.
Os projetos de saneamento, incluindo as ETEs e ETAs, são sistemas dinâmicos, nos quais as variáveis controladas sofrem mudanças durante a operação devido à demanda pelo consumo da população atendida. Para ilustrar, Mantovani cita o exemplo de uma estação de bombeamento de esgoto que abastece uma ETE. “O volume do esgoto que chega nesta estação deve ser bombeado para ETE é muito maior nos horários de pico de consumo. Logo, o projeto da estação de bombeamento, assim como da motobomba, deve ter a dimensão correta para não sobrecarregar a ETE nos horários de pico e atender às condições operacionais quando a demanda for mínima. Isso inclui outros fatores operacionais, como as questões de infraestrutura elétrica, civil etc.” – aponta o executivo de vendas.
“A Grundfos investe 5% de sua receita anual em desenvolvimento de tecnologia para seus produtos” – afirma Mantovani. Hoje, segundo ele, existe forte tendência de investimentos em tecnologia para monitoramento e controle com o objetivo de integrar as motobombas na Era Digital e envolver a Indústria 4.0 no cotidiano delas. “Os sistemas que a empresa dispõe monitoram e operam uma rede completa de estações de bombeamento por um smartphone. Além disso, monitoram a performance dos equipamentos, mantendo em operação com maior eficiência e indicando a programação de manutenção” – destaca.

Materiais
As bombas são do tipo dosadoras, centrífugas e duplo diafragma pneumáticas. “O tipo de produto, viscoso e não viscoso, definirá qual tecnologia é mais apropriada para o bombeamento.
Os equipamentos da Bomax foram concebidos para trabalhar com produtos químicos corrosivos” – salienta Carlos Gomes, coordenador comercial da Bomax. As opções de materiais construtivos da empresa para bombas centrífugas/dosadoras são o Polipropileno, Teflon, Kynar e PVDF; e para bombas pneumáticas: Polipropileno, Kynar, Alumínio, Ferro Fundido e Aço Inox.
Segundo Tiago Niero, engenheiro mecânico e instrutor de treinamentos da KSB, as bombas centrífugas horizontais e verticais, com um ou mais rotores, têm pressões desde 1,5 kgf/cm² a 60 kgf/cm² e vazões superiores a 11 m³/s, aproximadamente, 40.000 m³/h.

Alta precisão
Antes de continuarmos no assunto, vamos dar uma olhada nos avanços que os fabricantes dos diversos tipos de bombas estão trazendo em automação, Indústria 4.0, conectividade e IoT (Internet das Coisas) para o setor de água e esgoto. Conhecer as características tecnológicas modernas das bombas ajuda na escolha da melhor bomba para atender à sua necessidade.
Começaremos citando as bombas dosadoras, que são dimensionadas conforme a vazão e a pressão a ser vencida no ponto de trabalho:
• As eletromagnéticas (acionamento a solenoide) alteram a vazão pela frequência de pulsos ou injeções e atendem às vazões mais baixas: menos de 0,5 L/h até 30 L/h, 50 L/h e 80 L/h de acordo com a pressão de trabalho;
• As motorizadas (eletromecânicas) deslocam o líquido por diafragma ou pistão. Essas bombas fazem a regulagem com ajuste do curso do pistão por meio de micrômetro de alta precisão (1:100) e atendem vazões mais altas, de 5 L/h até 500 L/h (diafragma) ou até 1.000 L/h (pistão), mas são escolhidas, principalmente, pela pressão de trabalho.
Uma geração recente da Etatron é a Série eOne, que são bombas dosadoras eletromagnéticas conectadas a dispositivos que fazem dosagens de alta precisão para o tratamento de água ou efluentes, desde 1 L/h até 30 L/h. Sensores opcionais monitoram o funcionamento e recebem sinal de alarme em caso de falhas.

Acessórios e bombas modernas
Os acessórios da Bomax monitoram e protegem bombas dosadoras, centrífugas ou pneumáticas. “O uso de painéis de comando propicia a interface com dispositivos de automação e monitoramento. Os sensores e dispositivos monitoram, controlam e protegem nossos equipamentos e acreditamos que isso será um grande diferencial no mercado” – ressalta Gomes.

“Novos materiais e resinas epóxi foram desenvolvidos para suportar a abrasão e a corrosão em bombas centrífugas. Os projetos mais modernos otimizam o tempo de reparo e facilitam a desmontagem e a montagem das peças” – ressalta Niero, da KSB. O principal objetivo é aumentar a confiabilidade do equipamento e o intervalo de falhas. “Para isso, existem no mercado vários tipos de dispositivos de monitoramento. Alguns deles transmitem os dados de forma remota, outros, somente via cabo. Os principais pontos de monitoramento são: vibração, temperatura dos mancais, vazão, pressões de sucção e recalque” – diz.
A maioria das bombas para ETA são do tipo centrífuga com carcaças bipartidas radial ou axialmente. “Os rendimentos hidráulicos das bombas da Andritz reduzem o consumo de energia da ETA e suas peças fabricadas em materiais nobres, como o aço inox dúplex, permitem operação mais duradoura, diminuindo custos com manutenção e troca de peças” – destaca Alexandre Godoy, diretor HPU – pumps division da Andritz Hydro. Além disso, têm pré-disposição para receber sensores de temperatura, pressão, vazão e vibração, entre outros, em que o monitoramento dos parâmetros de funcionamento da bomba é feito remoto e integrado à Indústria 4.0.
O Grupo Andritz mostrará suas inovações para as indústrias de água, esgoto, resíduos e matériasprimas na IFAT 2020, em Munique, na Alemanha, de 7 a 11 de setembro, feira mundial de tecnologias ambientais. Em seu portfólio de produtos, estão as novas bombas centrífugas de água de estágio único série padrão ES05, que têm baixos consumo de energia e de custos operacionais.
A bomba atinge eficiência de até 88% e vazão de até 743 m³/h a 60 Hz. Enquanto o controlador de bomba flexível de até seis bombas de diferentes tamanhos e saídas interconectadas possui funções de operação, exibição, relatório e ajuste de variáveis de controle definidas, pressão e vazão fornecidas na unidade central e compacta – o APC, acessado por interface remota.
As bombas de cavidade progressiva Nemo e de Lóbulos Tornado da Netzsch são mais modernas para ETAs e ETEs comparadas ao convencional bombeio das centrífugas. O deslocamento positivo, bombeio suave e a baixa velocidade sem cisalhamento do produto fornecem maior vida útil ao equipamento e de suas partes de desgaste.
As bombas Nemo para vazões pequenas e médias fazem desde a dosagem precisa de químicos (mL/h), evitando desperdícios de matéria bombeada, transporte/transferência de lodos (até 500 m³/h) até o resultado final do tratamento, o Lodo Desidratado, para ETAs e ETEs. As bombas Tornado atendem vazões médias e altas nas aplicações em ETAs de transferência de água limpa e de MBR com água filtrada, além das transferências de lodo em ETAs e ETEs (até 1.000 m³/h).

A Higra dispõe de dois modelos de bombas, as anfíbias e as submersas, com range de potência de 15 cv a 750 cv, que atendem desde pequenas irrigações até captação de água para abastecer grandes cidades, além dos mercados de mineração, indústria, agricultura e saneamento.
As bombas anfíbias de bombeamento centrífugo fazem parte de um monobloco onde o motor e a bomba são um corpo único, sem acoplamentos entre as peças, que opera dentro e fora da água, total ou parcialmente submersa ou totalmente fora d’água. Fabricadas em diferentes materiais, elas têm baixo nível de ruído cerca de 60 Db, reduzem riscos de vazamento e acidentes por serem herméticas e podem ser instaladas na horizontal, vertical ou inclinadas.
Com o sensor interno das bombas anfíbias, é possível pela Central de Controle Local fazer conexão remota com tecnologias portáteis.
O monitoramento contínuo com uso de um banco de dados propicia gestão completa de operação e manutenção dos equipamentos de bombeio. Além disso, os sensores podem ser configurados para controle de nível de fluido, temperatura, vibração, rotação e pressão. Já o sistema de equalização permite trabalho em altas pressões sem causar danos às suas partes internas.

Preventiva fica de lado
O processo físico-químico aplicado em ETAs e ETEs é feito com dosagem de produtos químicos para remover poluentes não extraídos nos processos biológicos e diminuir a carga orgânica. A bomba realiza a dosagem com polímeros, coagulantes, floculantes, controladores de PH, soda cáustica, cloreto férrico, sulfato de alumínio, entre outros.
Para ETAs e ETEs funcionarem bem, é preciso a adição correta de produtos químicos no tratamento. Nesses setores, o problema mais frequente é o baixo índice de manutenção preventiva de bombas dosadoras de produtos químicos.
“O uso contínuo de bombas dosadoras a 100%, sem ter uma reserva para manutenção preventiva, é a principal causa de paradas e até mesmo de perda de equipamentos. As bombas dosadoras possuem uma câmara de passagem – com diafragma ou pistão – que acumula sedimentos e/ou resíduos insolúveis, resultantes do produto químico” – aponta José Carlos Basile, supervisor técnico do suporte ao produto da Etatron do Brasil.
Operações simples de limpeza e substituição preventiva de mangueiras são deixadas de lado. “O acúmulo desses elementos causa danos ao impulsionador – diafragma ou pistão –, resultando em rupturas e vazamentos que comprometem a integridade da bomba dosadora, da área de instalação e do tratamento em si, além de risco aos operadores” – alerta Basile.
Ele cita que é diferente do caso das bombas centrífugas que fazem a transferência de água ou efluente porque elas têm programas específicos de manutenção e até equipamento reserva in situ ou no almoxarifado.

Dosagem e regulagem
A bomba dosadora precisa ser bem dimensionada para o tratamento correto. Para isso, a escolha deve ser feita por meio de estudos de tratabilidade que determinam a faixa de operação teórica das bombas dosadoras nas situações:
• De baixas demandas;
• Quando ocorre aumento substancial da demanda;
• De diminuição da qualidade da água/efluente a ser tratado.
Basile dá dicas sobre dosagem para agir com segurança e economia. “Independentemente da capacidade de dosagem, algumas vezes, é mais econômico ter a bomba dosadora de reserva para casos extremos. Quando se tem grandes faixas de dosagem, é preferível ter dois equipamentos distintos para tais aplicações” – explica.
“A regulabilidade das bombas dosadoras sempre deve ser entre 15% e 70% de sua capacidade, ideal para aumento da vida útil. Há exceções nas quais pode ser necessário usar próximo de 100% ou abaixo de 15%” – relata Basile. Ele explica que a escolha por bombas dosadoras sequenciais, principalmente quando se tem controle de sinal 4-20 mA, por exemplo, permite que uma bomba dosadora entre em conjunto ou em substituição para garantir a eficiência do tratamento.

A Etatron recomenda que o cliente compartilhe as informações de demanda de produto químico da bomba dosadora com o fornecedor, pois é a única forma de garantir que comprará o equipamento certo. “O fornecedor precisa ser visto como aquele que contribuirá para o sucesso de seu tratamento e não deverá ter informações sonegadas no momento da escolha do equipamento. Nossa experiência mostra que, nos casos em que a bomba dosadora não atendeu à necessidade do cliente, houve deficiência nas informações e o equipamento foi dimensionado para atender à informação que nos foi passada. Aquilo o cliente dizia que funcionava, na verdade, era deficiente” – conta Basile.
As bombas dosadoras eletromagnéticas manuais e microprocessadas para a dosagem de produtos químicos da Hidrogeron atuam com controle de qualidade e redução de desperdícios. “A análise de material da composição das bombas dosadoras e sua compatibilidade com o produto químico a ser dosado é fundamental para evitar erros, desgastes ou aplicação inadequada” – avalia Carolina Santos, diretora de marketing da Hidrogeron.

Problemas que ocorrem
São muitas as consequências do uso incorreto de uma bomba em ETAs e ETEs. A menor delas é a perda do equipamento danificado. “Uma utilização inadequada pode comprometer o processo produtivo de uma planta industrial. Da produção resulta parte de efluentes e, por falha no funcionamento ou especificação inadequada de uma bomba, esses rejeitos podem não ser tratados e destinados corretamente. É possível que a produção dessa indústria tenha que ser suspensa até que as devidas ações sejam tomadas e só assim retome a capacidade de processamento da ETA ou ETE” – adverte Mendes, da Franklin Electric. Segundo ele, as consequências mais comuns são a manutenção prematura do equipamento e o consumo de energia inadequado, aumentando o custo operacional da empresa.

O uso inadequado de bomba na ETA causa entupimento quando há sólidos no líquido a ser bombeado, na captação, por exemplo; e dimensionamento incorreto para o ponto de trabalho. “O que faz com que a bomba atue fora de sua condição de operação adequada, gerando gasto energético maior, vibração excessiva e cavitação, diminui sua vida útil e aumenta custos de operação e manutenção” – afirma Godoy, da Andritz.

Outros problemas com as bombas são: “A elevação dos custos do tratamento devido à baixa produtividade; a má qualidade da água tratada ou obtida pela descontaminação; e os entupimentos e quebras constantes das bombas” – elenca Niero, da KSB.
Fernando Machado, empreendedor de mercado da Higra, enfatiza que o principal problema de uma instalação mal dimensionada é a cavitação, formação de bolhas de vapor no meio fluido que danificam a bomba. “São muitos os danos a uma instalação que opera sob condições que causam cavitação. Incluem aumento do consumo de energia e danos permanentes aos impulsores, difusores e mancais. Além disso, acabam por diminuir a eficiência do equipamento, consumindo mais energia para suprir o trabalho exigido” – alerta.
A instalação precisa ser bem-feita e deve ser analisado o parâmetro NPSH, que mede a pressão atmosférica e a pressão da coluna de líquido para evitar a cavitação. “O NPSH deve ser satisfatório e suprir as bombas com folga e o sistema deve ter uma curva saudável com poucas curvas e singularidades” – esclarece Felipe Andrade, especialista de produto da Vibropac. Devem ser consideradas ainda todas as características físico-químicas do fluido bombeado: viscosidade, densidade, pressão de vapor, temperatura etc.
De acordo com Nelson Bertaia, especialista de mercado do segmento de meio ambiente & energia da Netzsch, em bombas de vazões pequenas mal empregadas, a dosagem de produtos, o desperdício de produto químico e o erro no controle de processo são as principais causas. “Em média e alta vazões, a incorreta aplicação de bombas de transferência de produtos, como lodos em geral, leva a um alto índice de manutenção e custo de manutenção e troca de equipamentos novos pelo cliente final, além de incalculáveis problemas devido à parada de processo” – avalia.
De acordo com estatísticas de equipamentos enviadas para a assistência técnica da Bomax, foram enumerados problemas de desalinhamentos e subdimensionamento de tubulações, trabalhar a seco (falta de líquido), sentido contrário de rotação, bombeamento de corpos estranhos e esforços na sucção no caso de bombas pneumáticas, causando rompimento dos diafragmas.

Escolha ideal
A escolha mais adequada, conforme Niero, da KSB, depende de alguns fatores:
Em ETAs
• O tipo de água a ser bombeada: rios, lagos, mares, chuvas, indústrias ou poços artesianos;
• Características do tipo de água que influenciam a escolha dos materiais para a construção da bomba, por exemplo: pH, percentual de salinidade, dureza, tipo de resíduo em suspensão e ppm;
• A fase do processo de tratamento da água onde será inserida a bomba: captação, filtragem, floculação, transporte e abastecimento.
Em ETEs
O esgoto pode ser:
• Doméstico: casas, condomínios, lojas, shoppings, ginásios e estádios;
• Industrial: metalúrgica, siderúrgica, têxtil, papel, químico, petroquímico, fertilizantes, frigorífico, entre outras aplicações.
“O processo de descontaminação leva, em média, 20 dias, na fase líquida e sólida, até que todos os dejetos sejam retirados” – diz Niero. Na fase de filtragem, é preciso informar se o esgoto é bruto, pré-gradeado ou gradeado e o tamanho máximo dos particulados. Da etapa de descontaminação, fazem parte o tanque de areia, o reator, o tanque de aeração, o decantador e o bombeamento de lodo.

“É importante que os parâmetros para a escolha da bomba ideal sejam muito bem estudados e avaliados” – orienta Godoy, da Andritz. Principais elementos:
• Vazão e pressão de trabalho, que seja calculada a curva do sistema;
• Temperatura e tipo do fluido, características físicas e químicas;
• Tipo de instalação;
• Para bombas não afogadas – com a sucção abaixo do centro da sucção do rotor da bomba –, indicar o NPSH requerido.
”Com esses dados em mãos, sugerimos que o fabricante da bomba ou seu representante credenciado faça a seleção da melhor opção de bomba e envie ao cliente. Quanto mais completos os dados, melhor será o resultado na prática” – salienta Godoy.

“Para dimensionar bem um equipamento e definir os materiais para sua construção, são analisadas a vazão – quantidade d’água a ser entregue; e a pressão – soma de todas as perdas existentes na tubulação, incluindo a altura geométrica. Com estas informações, são definidos o modelo do equipamento, a potência consumida e o tipo de rotor a ser usado” – explica Machado, da Higra. Identificar também, segundo ele, a presença ou não de sólidos no líquido e de algum componente corrosivo (pH alterado).
O dimensionamento deve levar em conta não somente a função específica da bomba, mas também as variáveis externas. “Entre elas, a possível variação de demanda, alteração das características do líquido das ETAS e ETEs, presença de partículas abrasivas não previstas e alteração do diâmetro de sólidos maior que a capacidade da bomba” – alerta Mendes, da Franklin Electric.
Andrade, da Vibropac, diz que tudo depende da aplicação e da finalidade do processo:
• Dosagem com precisão: bombas dosadoras tipos pistão, diafragma, helicoidal e peristáltica;
• Transferência de fluidos: de tanque A para tanque B – pneumática duplo diafragma e centrífugas;
• Descarregamento: de carretas, vagões de transporte, etc. – centrífugas, palhetas, engrenagens e pneumáticas de duplo diafragma;
• Lubrificação: de grandes máquinas, como motores de navio, turbinas hidráulicas e eólicas, mancais especiais, entre outros – palhetas, fusos, engrenagens, pistão, diafragma e peristálticas.
O primeiro passo é procurar uma empresa consagrada no mercado e com uma equipe técnica experiente. “Levantar o máximo de informações tanto do produto como do processo – ponto de trabalho – para que, junto com o cliente, seja escolhida a melhor tecnologia”, orienta Gomes, da Bomax.
O básico para selecionar uma motobomba, segundo Mantovani, da Grundfos, é conhecer a aplicação que se destina e o ponto de operação – vazão e a altura manométrica requeridas. “A má seleção de uma motobomba pode causar grandes problemas e custos incalculáveis, desde o não funcionamento, redução da vida útil do equipamento, custos elevados com manutenção e paradas e de consumo de energia elétrica” – afirma Mantovani.
“Consultem os fabricantes e os projetistas do setor, que disponibilizam diversos recursos para facilitar a seleção. Nunca deixe de consultar um profissional qualificado, pois, certamente, você terá suporte técnico adequado e sucesso na compra” – recomenda Mantovani. Os recursos disponíveis na Grundfos são treinamentos on-line e presenciais; software de dimensionamento e seleção de produtos on-line; e apoio da equipe técnica, com distribuidores e assistentes técnicos em todas as regiões do País.

Contato das empresas
Andritz Hydro: www.andritz.com
Bomax: www.bomax.com.br
Etatron: www.etatron.com.br
Franklin Electric: www.franklinwater.com.br
Grundfos: www.grundfos.com.br
Hidrogeron: www.hidrogeron.com
Higra: www.higra.com.br
KSB: www.ksb.com.br
Netzsch: www.netzsch.com.br
Vibropac: www.vibropac.com.br