Bomba de Vácuo

Os sistemas de transferência de fluido são amplamente utilizados em diversos setores, dependendo sempre da configuração e do tipo de fluido que deverá ser transferido. Eles podem ser incorporados em máquinas ou utilizados de forma independente.

Um exemplo de um sistema de transferência de fluido é a Bomba de Vácuo. Implantada em uma Termoformadora de um laticínio, na cidade de Braço do Norte, tem como finalidade retirar o ar das embalagens plásticas e simultaneamente modificar a atmosfera no interior da embalagem (injeção de gás MAP) com filme flexível, aumentando a vida útil dos produtos embalados. Este sistema gera resistência do produto e agilidade na produção.   

   

  

 Definição de Bomba de Vácuo

A primeira Bomba a vácuo eficiente a ser produzida, foi obtida por volta de 1650 por Otto Von. Seus princípios ainda regem o funcionamento das Bombas atuais. Passou da geração de vácuo por bomba a partir de esforço físico, para a manivela, e por fim, e em 1674 Denis Papin encontra uma solução para produzir vácuo continuamente, acoplando outro cilindro à bomba. A partir daí, as bombas a vácuo tiveram mudanças menores, seguindo sempre com os mesmos fundamentos, tendo um formidável papel nas indústrias e em laboratórios.

Como funciona a bomba de vácuo atualmente

As bombas a vácuo trabalham sob um dos três princípios seguidos abaixo, e cada bomba tem sua característica em eficiência, velocidade e produção (que indica a potência de uma bomba em um volume de gás).

- Deslocamento positivo

O processo envolve a formação de um vácuo quando uma câmara se amplia, criando um vácuo natural e sugando mais gás dentro de si. Pode se comparar com o funcionamento dos pulmões, que quando se dilatam o ar é sugado para eles através do nariz ou boca. Entretanto, em uma câmara, essa dilatação teria que crescer para sempre, de modo que pudesse criar um vácuo. Então ao decompor a câmara a fim de que seção de expansão possa ser fechada, esta expansão "infinita" pode ser obtida. Uma câmara decomposta poderia expandir um lado, retirando o gás de seu interior, e em seguida, fechando a parte de vácuo da câmara. Portanto, o gás no lado expandido é ejetado, ou esgotado, e as seções se ligam novamente. A câmara se expande, criando uma forte depressão no lado do vácuo da câmara, e o processo se repete.

-Transferência de impulso

Na transferência de impulso, uma câmara possui o lado de vácuo e o lado de escape. No primeiro é onde o vazio é formado e no outro é onde as moléculas do gás são expulsas da câmara. A transferência de impulso estabelece um vácuo mais ameno devido à atuação de uma bomba volumétrica, que faz as moléculas de gás ser jogadas para os lados da câmara.

Numa bomba turbo-molecular se utiliza diversos ventiladores com alta velocidade, no qual obriga as moléculas de gás a se encaminhar para o lado de exaustão, fazendo, então, um alto vácuo dentro da câmara. Contudo, o selo não é fechado, de maneira que o escapamento ou derramamento possa acontecer, limitando o efeito do vácuo. Para compensar isto, jatos de óleo ou mercúrio são empurrados por ventiladores com super velocidade, forçando-as para o fim de escape da bomba.

-Armadilha

A Armadilha tem-se a partir do princípio empregado por vários tipos de bombas de gás que apanha em um estado não gasoso, isto é, basicamente, se da pela conversão de gás em um sólido ou forçando-o a fixar (quando as moléculas de gás permanecem na superfície de uma substância) e logo, usando um aparelho para acabar com as moléculas do gás da câmara de vácuo.

Cálculo de Vazão Média de Sucção de uma Bomba de Vácuo

Devemos escolher o gerador de vácuo mais plausível para a utilização de dimensionamento exato de um sistema, depois de escolhida a ventosa. As seguintes fórmulas verificam se o gerador é o certo.

Q1=(1/2~1/3) Qmáx (Nl/min)

, onde : Qmáx = vazão máxima de sucção de gerador

O tempo de resposta do circuito é interferido pela distância entre o gerador de vácuo, ventosa e o diâmetro do tubo, todos esses fatores são importantes em um sistema de vácuo. Quanto maiores for o diâmetro do tubo e a distância entre estes elementos maior será o volume a ser succionado e logo, maior será o tempo de resposta do circuito, o que poderá afetar sua aplicação.

Q2 = S x 1,1 (Nl/min)

,onde : S =Orifício efetivo correspondente a tubulação(mm²)

A vazão máxima do sistema de tubulação se dá através da fórmula: (conf. gráf.abaixo)

T1= (V x 60)/Q

(s) ,onde:V = volume de ar entre a ventosa e o gerador

O tempo de resposta do sistema para atingir 63% da pressão final de vácuo é dado pela fórmula: Q = valor Q1 ou Q2 (o menor dos dois)

O tempo necessário para atingir 95% da pressão final de vácuo pela fórmula: T2 = 3 x T1 (s)

SMC Infotech - Sistemas de Vácuo - 29/08/03 - Engº Renato Dall'Amico - Pág.7

Exemplo para cálculo:

Gerador : ZH10BS

- Pressão de vácuo máxima do gerador: 660mmHg

Sistema

Média máxima de vazão de sucção do gerador: 24 l/min

Comprimento do tubo: 1 m - diâmetro int. do tubo 4mm (TU0806) Diâmetro da ventosa: 10mm

Cálculos:

Q1 = (1/2 ~ 1/3) Qmáx

Q1= (1/2x24) ~ (1/3x 24) = 12 ~ 8 Nl/min

Vazão média:

Q2 = S x 1,1

Q2 = 18 x 1,1 = 199,80 Nl/min

Vazão máxima:

Tempo de resposta:

V = [(π x D²) / 4] x L (cm³)

,onde :D = diâmetro interno do tubo (cm)

É necessário primeiro se calcular o volume de ar entre a ventosa e o gerador L = comprimento da tubulação (cm)

V = [(π x 0,6²) / 4] x 100	V = 28 cm³ = 0,028 l
T1 = (V x 60) / Q	T1 = (0,028 x 60) / 8 = 0,21 (s)

T2 = 3 x T1 T2 = 3 x 0,21 = 0,63 (s)

Trabalho realizado por: Alcione Warmling

                                  Alice Galdino

                                  Amanda Marcon

Turma: 3328

Sala: 204

Engenharia Civil 2015 - Fenômenos de Transporte