Bomba de água para aquecimento: tipos, características técnicas e regras de seleção

Os fenômenos naturais gravitacionais nem sempre são capazes de fornecer um nível suficiente de circulação do refrigerante, especialmente em sistemas complexos com vários anéis. Uma bomba de água para aquecimento ambiente ajudará a estimular o movimento do líquido refrigerante. O que é esse equipamento? Consideraremos esse problema em nosso artigo.

Além do projeto e características técnicas da bomba d'água, analisaremos os tipos e características de marcação. Consideraremos também detalhadamente as vantagens dos equipamentos de circulação e parâmetros importantes que devem ser levados em consideração na escolha.

Estrutura geral de uma bomba d’água

A bomba de água está integrada no circuito de aquecimento para garantir o movimento do líquido refrigerante. Portanto, tais sistemas são chamados de aquecimento com circulação forçada.

Consiste nos seguintes elementos básicos:

• habitação com câmara de trabalho;
• motor;
• impulsor;
• parafuso de sangria de ar;
• caixa de terminais.

A caixa de terminais pode ser equipada com equipamentos mecânicos e eletrônicos adicionais projetados para regular o modo de operação do motor.

A simplicidade do dispositivo garante alta confiabilidade das bombas, graças às quais elas podem operar de forma eficaz por cerca de 5 a 10 anos.

Durante a primeira partida da bomba de circulação de água, é necessário desparafusar o parafuso de ar e sangrar o ar da área de trabalho

Tipos de bombas para sistemas de aquecimento

As bombas de circulação modernas são divididas em dois tipos principais: “seca” e “úmida”. Eles diferem um pouco em sua estrutura interna e esquema de operação, mas a movimentação do líquido neles ainda é garantida por processos de circulação no sistema. Alguns modelos estão equipados com dispositivos para regular automaticamente o seu funcionamento.

Opção nº 1 - dispositivos do tipo “seco”

O projeto de uma bomba de circulação a seco não implica contato do refrigerante com o rotor. Sua área de trabalho é separada das partes do motor elétrico por anéis especiais.

Eles são feitos dos seguintes tipos de materiais:

• grafite;
• cerâmica;
• carboneto de tungstênio;
• de aço inoxidável;
• óxido de aluminio.

O princípio de operação de uma bomba “seca” é girar uma roda em um ambiente refrigerante. O orifício de abastecimento de água está localizado no centro da câmara principal e o sistema de canais de saída está localizado na periferia.

A área de trabalho das bombas de circulação “seca” é conectada ao motor apenas através de um eixo, portanto, se necessário, o acionamento elétrico pode ser substituído

A rotação do impulsor da roda funcional leva ao surgimento de forças centrífugas que movem o refrigerante do centro da carcaça para suas bordas. Este princípio de funcionamento da bomba de circulação garante o movimento constante da água através de sua câmara interna.

As características positivas do equipamento de aquecimento do tipo seco são:

• alto nível de eficiência – 70-80%;
• mínimo martelo hidráulico na inicialização;
• possibilidade de disposição horizontal e vertical do motor;
• bombear grandes volumes de refrigerante devido à alta potência.

Devido à combinação de eficiência e ruído, as bombas secas são utilizadas principalmente em sistemas de aquecimento de edifícios industriais, administrativos e grandes edifícios residenciais.

Portanto, dispositivos deste tipo podem apresentar os seguintes aspectos negativos:

1. Alto nível de ruído, o que não permite a sua utilização em apartamentos.
2. A necessidade de substituir os discos de vedação a cada 2-3 anos.
3. Existe uma grande probabilidade de vazamento de líquido refrigerante se a vedação da câmara de trabalho estiver quebrada.
4. A necessidade de resfriamento externo do motor.

Devido ao seu grande peso, esses equipamentos são instalados no chão ou pendurados em suportes.

Os elementos da bomba cantilever são fixados em uma estrutura, e o motor elétrico com o impulsor na carcaça é conectado através de uma caixa de engrenagens

Existem duas opções de design para bombas secas:

1. Monobloco. O motor e o corpo metálico do dispositivo são combinados em uma estrutura com fixações específicas.
2. Em balanço. Um motor de qualquer potência pode ser acoplado ao corpo do equipamento por meio de suportes universais.

Dispositivos de circulação “seca” para sistemas de aquecimento, com manutenção adequada, são mais duráveis, por isso estão substituindo gradativamente os modelos com rotor úmido do mercado.

Opção nº 2 - bombas com rotor úmido

O princípio de funcionamento de um dispositivo de circulação com rotor úmido é semelhante ao seu equivalente na versão “seca”: quando o impulsor gira, o refrigerante fornecido ao centro se move para a periferia da câmara de trabalho, de onde é coletados em canais de saída.

Todas as vedações internas em uma bomba “úmida” são estáticas e não estão sujeitas a desgaste dinâmico, portanto, tais modelos são mais confiáveis ​​e duráveis

O rotor da bomba “úmida” está em contato com o líquido refrigerante, que também proporciona resfriamento do motor. Esses dispositivos não devem ser operados no modo seco, pois superaquecem e queimam rapidamente.

Os componentes do equipamento geralmente ficam localizados em um corpo e formam uma única estrutura, portanto, se os elementos individuais quebrarem, eles não serão substituídos, mas uma nova bomba será adquirida.

O refrigerante dentro da câmara de trabalho percorre um caminho bastante tortuoso, de modo que o nível de ruído da bomba depende da suavidade do material da superfície interna da carcaça

Vantagens de uma unidade com rotor do tipo “úmido”:

• operação silenciosa;
• dimensões compactas;
• baixo consumo de energia (30-50 W);
• duração da operação sem manutenção;
• custo relativamente baixo;
• facilidade de instalação.

Os dispositivos são muitas vezes integrados diretamente no projeto das caldeiras domésticas, facilitando ao consumidor a seleção do equipamento ao instalar um sistema de aquecimento.

Dispositivos de aquecimento deste tipo também apresentam desvantagens:

• restrições de projeto quanto à potência máxima;
• baixa manutenção;
• baixa eficiência (40-60%);
• a necessidade de uma localização estritamente horizontal do eixo do motor.

Devido à sua baixa potência, as máquinas bombeadoras do tipo “úmidas” são utilizadas principalmente em sistemas de aquecimento de apartamentos e casas térreas.

Vantagens dos dispositivos de circulação

Até 1990, os sistemas de aquecimento em edifícios privados eram concebidos e construídos principalmente sem bombas.O refrigerante movia-se pelas tubulações por gravidade e sua circulação era garantida por fluxos de convecção do líquido quando era aquecido na caldeira. Atualmente, sistemas com circulação natural, embora não com tanta frequência.

Caldeiras baratas a combustível sólido são produzidas sem bombas embutidas, porque o fabricante não conhece os parâmetros do circuito de aquecimento. Para tais sistemas, é obrigatória a aquisição de bomba d'água.

Hoje em dia, a movimentação do refrigerante é feita à força por meio de bombas d'água, que apresentam uma série de vantagens:

1. Carga reduzida na caldeira, reduzindo a diferença de temperatura nas tubulações de entrada e saída.
2. Distribuição uniforme do calor pelos ambientes devido à mesma temperatura do refrigerante ao longo de todo o comprimento dos anéis de aquecimento.
3. A capacidade de regular rapidamente a temperatura do refrigerante.
4. Aquecimento rápido do sistema de aquecimento ao ligar uma caldeira fria.
5. Não há necessidade de instalação de tubulações com inclinação em direção à caldeira, garantindo a movimentação espontânea do refrigerante.
6. Possibilidade de utilização de tubos finos que ocupam pouco espaço interno do apartamento.
7. A potência da bomba permite aumentar a pressão no circuito de aquecimento suficiente para fornecer refrigerante vários andares acima.
8. Utilização de válvulas de corte em circuitos individuais de redes de aquecimento.
9. Possibilidade de integração da bomba no sistema de controlo automático da caldeira.

Com muitas vantagens, os dispositivos de circulação também apresentam duas desvantagens - dependência da fonte de alimentação e custos adicionais de eletricidade.

Mas as desvantagens são facilmente compensadas - a instalação de uma bomba de água permite economizar 10-20% de combustível e a participação do custo da eletricidade nos custos totais de aquecimento é de apenas 3-5%. Além disso, caso haja falta frequente de energia elétrica, pode-se instalar um UPS, que garantirá o funcionamento autônomo da caldeira e da bomba por um determinado período.

Características de marcação de equipamentos

Infelizmente, não existem requisitos padronizados para a rotulagem de bombas de circulação. Os fabricantes escolhem de forma independente uma lista de características técnicas indicadas no corpo do dispositivo.

Ao comprar uma bomba, você não deve confiar apenas nas marcações. É melhor abrir o manual de instruções e ler as especificações técnicas lá

O painel frontal normalmente exibe as seguintes informações:

• direção do movimento do refrigerante;
• diâmetro dos tubos conectados;
• pressão máxima permitida;
• fabricante e modelo;
• temperatura máxima de operação;
• grau de proteção;
• parâmetros operacionais da rede elétrica;
• marcas de conformidade com os regulamentos técnicos nacionais.

Os fabricantes podem fornecer outras informações a seu critério. As características técnicas detalhadas dos dispositivos estão indicadas nas instruções de operação.

As unidades de medida variam de país para país, portanto os números na caixa podem enganar. É melhor abrir novamente as instruções, onde, junto com as características, também estão indicadas suas unidades de medida.

O que procurar ao escolher uma bomba?

A seleção de uma bomba separada para o circuito de aquecimento deve levar em consideração muitos parâmetros.

Parâmetros técnicos do equipamento

O equipamento de circulação possui uma série de características que são especialmente importantes a serem consideradas no momento da compra.

Esses incluem:

1. Eficiência – a relação entre o volume de eletricidade consumida e o trabalho útil realizado no bombeamento do refrigerante.
2. Pressão – diferença de pressão entre as portas de saída e entrada da bomba.
3. Abastecimento de água – o volume máximo de refrigerante bombeado através da câmara de trabalho com resistência mínima do circuito de aquecimento.
4. Poder consumo elétrico.
5. Diâmetro do tubo – valor nominal do equipamento conectado.
6. Pressão nominal máxima (designado PN) num circuito de funcionamento a 20 °C, no qual o funcionamento a longo prazo do dispositivo ainda é garantido dentro do período de garantia.

Estes dados são normalmente suficientes para confirmar que as características técnicas da bomba correspondem aos parâmetros do sistema de aquecimento.

Examinamos os critérios de seleção com mais detalhes Neste artigo.

Potência suficiente do dispositivo

A escolha de um modelo específico de equipamento de circulação é influenciada pelas características técnicas, bem como pela capacidade financeira do comprador e pelas propriedades do sistema de aquecimento. Se pretende poupar dinheiro, é importante que a potência da bomba seja suficiente para o funcionamento normal da caldeira. Afinal, o nível de abastecimento de água indicado nas instruções é sempre significativamente superior ao real.

Para determinar de forma independente a adequação da potência do dispositivo, devem ser realizadas três etapas de cálculos.

Etapa #1 – determinar o desempenho da bomba

Determinação do desempenho necessário da bomba usando a fórmula.

A potência de aquecimento térmico necessária depende muito do material das paredes, da presença de vãos no piso e da estanqueidade dos caixilhos das janelas

Para apartamentos em edifícios de vários andares, a potência térmica de aquecimento é considerada entre 75-80 W/sq. m., para casas - 100-120 W/sq. m.A diferença de temperatura entre a entrada e a saída da caldeira é normalmente de 10 °C.

Acontece que para um apartamento de 60 metros quadrados. m. o desempenho real da bomba de (80*60)/(1,16*10)=414 (l/hora) será suficiente.

Etapa #2 – calcular o valor da pressão

Determinar a quantidade de pressão para superar a resistência hidráulica total do sistema usando a fórmula.

Cada válvula de corte possui seu próprio indicador de resistência hidráulica, que é determinado por meio de tabelas especiais. Ao calcular, os valores de resistência de todos os elementos da tubulação são levados em consideração

Esta fórmula requer cálculos complexos usando dados de referência, portanto, para sistemas de aquecimento de casas e apartamentos, você pode usar um cronograma simplificado.

A perda de pressão depende fortemente do diâmetro dos tubos, por isso ao escolher entre dois tamanhos possíveis, é melhor escolher o maior

De acordo com o cronograma, a perda de pressão em um apartamento com diâmetro de tubo de 20 mm será de 70 mm/m, e levando em consideração o comprimento da tubulação de 50 m - 3,5 metros. Este valor deve ser multiplicado por um fator de 1,3-2,2, que leva em consideração a resistência das conexões de pressão da água.

Estágio #3 — determinar a potência da bomba

Determinação da suficiência da potência da bomba de acordo com o gráfico das características pressão-fluxo.

A potência insuficiente da bomba d'água leva ao consumo excessivo de gás na caldeira e pode até levar a avarias fatais

Este cronograma está indicado nas instruções de operação e é exclusivo para cada modelo de bomba. Se o ponto de intersecção dos parâmetros calculados acima estiver abaixo da curva B, então o dispositivo é adequado para o sistema de aquecimento, mas se estiver acima, então não.

Fornecemos recomendações detalhadas para o cálculo de uma bomba de circulação com exemplos específicos. no próximo artigo.

Funções adicionais do dispositivo

Se o movimento constante do fluido for crítico para o sistema de aquecimento, você poderá instalar um par de bombas localizadas em série no circuito. O segundo motor em tal sistema pode ser ligado se houver energia insuficiente ou falha do primeiro motor.

Para automatizar o funcionamento de uma caldeira com aquecimento a partir de um circuito de aquecimento, podem ser utilizadas bombas com termóstato e temporizador. O mecanismo integrado garante que o motor seja ligado e desligado dependendo da temperatura do líquido refrigerante e da hora do dia.

A caixa de terminais pode possuir botões de ajuste e um painel indicador. Visores LCD em bombas de aquecimento raramente são usados ​​devido à intolerância a altas temperaturas

Em redes de aquecimento ramificadas, podem ser utilizadas bombas de circulação com termostato e velocidade do impulsor continuamente ajustável. Com a ajuda deles, a velocidade do refrigerante é regulada de forma independente em diferentes circuitos, dependendo da temperatura. As bombas com automação são muitas vezes mais caras e raramente são utilizadas em apartamentos e pequenos edifícios residenciais.

O mercado oferece modelos com estruturas padronizadas e não padronizadas que proporcionam funcionalidades adicionais. Classificação das melhores bombas de aquecimento, com base em avaliações de usuários reais, nós trouxe aqui.

Outras nuances na escolha de uma bomba

É importante que o equipamento não apenas desempenhe sua função, mas também funcione por muito tempo, sem causar transtornos aos moradores da casa ou apartamento.

Portanto, ao escolher um dispositivo, você deve seguir as seguintes regras:

1. Escolha fabricantes de bombas conhecidos: Calpeda, Grundfos, WILO. O preço de seus equipamentos é 20-40% maior, mas a probabilidade de quebra é muito menor.
2. Pegue um dispositivo com características 20-30% superiores às calculadas. Esta reserva reduzirá a carga operacional e aumentará a vida útil do equipamento.
3. Preste atenção nas dimensões para que a bomba caiba no espaço previsto para ela.
4. O funcionamento do aparelho deve ser o mais silencioso possível para não incomodar os moradores à noite.
5. Não há necessidade de se esforçar para comprar um modelo com potência que exceda em muito os parâmetros calculados. Isto só levará a um consumo excessivo de energia, mas também a ruído desnecessário.
6. Escolha uma bomba específica para sistemas de aquecimento, porque foram concebidas para temperaturas de funcionamento até 130-150 °C.
7. É desejável que o dispositivo possua uma malha embutida para filtrar partículas sólidas suspensas no refrigerante.

As características de desempenho do equipamento devem necessariamente corresponder aos parâmetros do sistema de aquecimento, sendo impossível economizar nisso. Além disso, você só terá que pagar por um fabricante confiável, maior segurança da caixa e um sistema de controle automático.

A maioria dos dispositivos de circulação de aquecimento doméstico não requerem ajustes. Para iniciá-los, basta conectar os tubos à tubulação e conectar o dispositivo à rede elétrica. Vimos como instalar corretamente a bomba em instruções passo a passo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Como escolher uma boa bomba de circulação para aquecimento:

Equipamento de circulação DAB:

Comparação de dois dispositivos Grundfos: modelos UPS e Alpha2:

É melhor coordenar a escolha de uma bomba de circulação com especialistas.Se a potência do equipamento para um apartamento padrão pode ser sugerida pelos vendedores de uma loja, então antes de comprar um aquecedor para uma casa de campo você terá que recorrer a profissionais para cálculos complexos.

É importante lembrar que não é possível trocá-lo na loja depois de começar a usá-lo, por isso é melhor comprar imediatamente um modelo adequado.

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