Uma estação de tratamento de água ou de águas residuais movimenta grandes quantidades de água pura, mas as bombas que determinam se a estação funciona de forma fiável são aquelas que lidam com produtos químicos. Hipoclorito de sódio para desinfeção, cloreto férrico e alúmen para coagulação, polímero para floculação, cal e soda cáustica ou ácido para controlo do pH — estes são corrosivos, alguns são tóxicos e vários têm de ser dosados com precisão, caso contrário o processo fica comprometido. As bombas de água a granel são geralmente centrífugas ou submersíveis e bem conhecidas. É nas bombas de manuseamento de produtos químicos que as estações enfrentam problemas recorrentes: falhas nas vedações devido ao hipoclorito, bloqueio das bombas dosadoras por gases libertados pelo lixívia e corrosão das linhas de coagulantes. Este guia aborda esse segundo grupo.
Há mais de uma década que fornecemos bombas de acionamento magnético e bombas de engrenagens magnéticas a estações de tratamento de água municipais e industriais. Este guia aborda a forma de selecionar bombas para as tarefas químicas numa estação de tratamento de água ou de águas residuais — dosagem de desinfetantes, dosagem de coagulantes e floculantes, ajuste de pH e transferência de produtos químicos corrosivos — tendo em conta os requisitos de compatibilidade de materiais, manuseamento de gases e precisão de dosagem que distinguem o funcionamento das bombas de manuseamento de produtos químicos do simples transporte de água.
1. As estações de manuseamento de produtos químicos numa estação de tratamento de água
Deixando de lado as tarefas de transferência de água bruta e água tratada, que são do domínio das bombas centrífugas convencionais, a parte química de uma estação de tratamento apresenta as seguintes tarefas de bombagem, cada uma com um fluido e requisitos de precisão diferentes:
● Dosagem para desinfeção — dosagem de hipoclorito de sódio (e, por vezes, outros oxidantes) no fluxo de água, mantendo um nível residual controlado.
● Dosagem de coagulante — dosagem de cloreto férrico, sulfato de alumínio (alúmen) ou cloreto de polialumínio (PAC) para neutralizar a carga das partículas, de modo a que os sólidos se aglutinem.
● Dosagem de floculante — dosagem de solução de polímero/polieletrólito a baixo caudal, com um fluxo constante e sem pulsações, para que os flocos se formem corretamente.
● Dosagem para ajuste do pH — dosagem de cal ou soda cáustica para aumentar o pH, ou de ácido sulfúrico para o diminuir, sendo ambos corrosivos.
● Transferência a granel de produtos químicos corrosivos — transferência de hipoclorito, cloreto férrico e ácido de depósitos de armazenamento a granel e camiões-cisterna para cisternas de uso diário.
● Lamas e produtos químicos para tratamento — dosagem nas etapas de espessamento, desaguamento e condicionamento de lamas no lado das águas residuais.
Existem quatro restrições que se aplicam a todos estes casos: a compatibilidade do material com produtos químicos fortemente oxidantes e ácidos, a capacidade de lidar com fluidos que libertam gases, como o hipoclorito de sódio, sem retenção de gás, a precisão de dosagem que mantém o ponto de regulação do processo e a ausência total de fugas de produtos químicos tóxicos e corrosivos. Estes aspetos determinam a escolha da bomba em cada estação.
2. Hipoclorito de sódio: a tarefa mais difícil entre as mais comuns
O hipoclorito de sódio (NaOCl) em concentração industrial, geralmente entre 5 % e 15 %, é o produto químico de rotina mais exigente na fábrica. É fortemente oxidante, corrói a maioria dos metais e — o que mais apanha as fábricas de surpresa — liberta gases. Existem dois tipos de falhas predominantes, que devem ser abordados em conjunto:
● Ataque físico. O hipoclorito corrói o alumínio, o ferro fundido e o aço inoxidável comum. O percurso de contacto com o líquido deve ser não metálico ou revestido com fluoropolímeros — PVDF, PTFE, ETFE ou PFA — com rolamentos de carboneto de silício e ímanes de samário-cobalto que resistam aos agentes químicos. Uma configuração comum e duradoura é um corpo em ferro fundido com um revestimento espesso de ETFE ou PTFE: resistência metálica com uma superfície em contacto com o líquido inerte. A especificação de metal nu neste caso garante uma vida útil curta da bomba.
● Liberação de gases e retenção de gases. O hipoclorito decompõe-se lentamente e liberta gás. Numa bomba dosadora de diafragma convencional, esse gás acumula-se na cabeça da bomba e esta acaba por comprimir uma bolha de gás em vez de movimentar o líquido — continua a funcionar, mas deixa de dosear. Esta retenção de gás é amplamente considerada como o problema mais grave na cloração. A solução é uma bomba que tolere o gás arrastado. O sistema hidráulico de vórtice com turbina regenerativa suporta 10–15% de gás arrastado sem perder a pressão de alimentação, o que é exatamente a propriedade de que o hipoclorito necessita e a razão pela qual as bombas sem vedação do tipo vórtice se adequam melhor a esta tarefa do que uma bomba dosadora de diafragma simples na dosagem de lixívia com libertação de gás.
Para a dosagem e transferência de hipoclorito, o nosso Bomba de acionamento magnético AMC-F com revestimento de PTFE proporciona a combinação revestida a fluoropolímero, sem vedantes e resistente a gases que esta aplicação exige. A nossa experiência em turbinas regenerativas está na nossa Guia de seleção de bombas de vórtice industriais, bem como o quadro geral sobre o nosso página de soluções de bombas resistentes à corrosão.
3. Dosagem de coagulantes: cloreto férrico, alúmen e PAC
Os coagulantes neutralizam a carga elétrica das partículas finas em suspensão, fazendo com que estas se aglutinem e possam ser removidas. Os mais comuns — cloreto férrico, sulfato de alumínio e cloreto de polialumínio — são corrosivos e, no caso do cloreto férrico, também um ácido forte e ligeiramente abrasivo. Dois requisitos:
● Compatibilidade de materiais. O cloreto férrico é corrosivo e tóxico e ataca a maioria dos metais; é necessário utilizar estruturas não metálicas ou revestidas de PVDF, PTFE ou PVC. O alúmen e o PAC são igualmente manuseados em percursos de contacto com o fluido não metálicos ou revestidos. A bomba de acionamento magnético revestida com fluoropolímero destina-se à parte mais agressiva desta gama.
● Dose precisa e repetível. A dose de coagulante é ajustada em função da turbidez e do caudal da água de entrada. Uma sobredosagem desperdiça produto químico e altera o pH; uma subdosagem permite a passagem de sólidos. A repetibilidade volumétrica é importante, o que favorece a dosagem por deslocamento positivo para a tarefa de medição e uma bomba revestida sem vedação para a transferência a granel.
Para a transferência de coagulantes, a bomba revestida a PTFE AMC-F é adequada para o cloreto férrico e para coagulantes mais agressivos. Para a adição dosada de coagulantes, a Bomba de engrenagens magnética MDC-K proporciona um rendimento volumétrico repetível e, nos casos em que o aço inoxidável é compatível, o Bomba magnética de vórtice em aço inoxidável MDW é uma opção de transferência mais económica. O cloreto férrico também é utilizado como agente de gravação de placas de circuito impresso, pelo que a mesma lógica de bombagem surge no nosso Guia de seleção de bombas para galvanoplastia e placas de circuito impresso.
4. Dosagem de floculante: dosagem de polímeros com baixo caudal e sem pulsações
Após a coagulação, um floculante polimérico une os pequenos aglomerados, formando flocos maiores e sedimentáveis. A dosagem do polimérico é um problema distinto da dosagem do coagulante: o caudal é baixo, a solução polimérica é viscosa e sensível ao cisalhamento, e a dosagem deve ser constante. Três pontos:
● Fluxo suave e sem pulsações. Uma dosagem intermitente desintegra os flocos em formação e produz resultados inconsistentes. Um fluxo constante com poucas pulsações permite que os flocos se formem adequadamente. Isto favorece os tipos de bombas com alimentação contínua, em vez das de alimentação alternada.
● Baixo cisalhamento. As cadeias de polímeros são longas e sensíveis ao cisalhamento; um cisalhamento excessivo degrada o polímero e compromete a sua ação de ligação. Um manuseamento cuidadoso preserva o desempenho do floculante, pelo que a velocidade da bomba e os parâmetros hidráulicos são importantes.
● Medição precisa de caudais baixos. O polímero é dosado a baixo caudal com grande precisão. As bombas de engrenagens magnéticas proporcionam um caudal volumétrico repetível e baixo, sem juntas que possam causar fugas. Para a dosagem de pequenos volumes de polímeros e aditivos, o nosso Bomba de engrenagens magnética micro-mini MDC-M adequado à aplicação, com o MDC-K para caudais de polímero mais elevados. O princípio de deslocamento positivo subjacente à dosagem precisa está presente no nosso Princípio de funcionamento e guia de seleção da bomba de deslocamento positivo.
5. Ajuste do pH e transferência de produtos químicos corrosivos
O controlo do pH protege a instalação e cumpre os limites de descarga. A cal e a soda cáustica aumentam o pH; o ácido sulfúrico diminui-o. Os ácidos e a soda cáustica concentrada são suficientemente corrosivos para que as bombas de dosagem e de transferência exijam uma seleção cuidadosa dos materiais:
● Dosagem de ácido. O ácido sulfúrico, utilizado para baixar o pH, corrói a maioria dos metais e requer peças em contacto com o fluido fabricadas em PVDF, PTFE ou PFA. Uma bomba revestida sem vedantes elimina tanto o risco de corrosão como o de fuga nos vedantes quando se trabalha com um ácido perigoso.
● Manuseamento de soda cáustica e cal. A soda cáustica é compatível com o aço inoxidável 316L dentro de certos limites, mas é mais segura em estruturas revestidas com fluoropolímeros quando utilizada em concentrações e temperaturas mais elevadas. A pasta de cal é abrasiva e requer peças em contacto com o produto resistentes à abrasão, bem como um sistema de manuseamento de sólidos adequado.
● Transferência a granel do camião-cisterna para o tanque diário. O hipoclorito, o cloreto férrico e o ácido chegam em camiões-cisterna e são transferidos para tanques de armazenamento diário — uma tarefa de transferência contínua em que a bomba revestida sem juntas volta a ser a solução ideal, mantendo o fluido corrosivo isolado. Para aplicações contínuas em que até mesmo a exposição estática de um O-ring é indesejável, a Série de bombas de vórtice em caixa PWH/PWD/PWM é a alternativa com motor integrado.
A lógica de contenção de fugas em todas estas aplicações corrosivas está descrita no nosso Página de soluções de bombas à prova de fugas.
6. Controlo da dosagem, escorvagem e integração do sistema
Uma bomba química corretamente especificada continuará a apresentar um desempenho abaixo do esperado se o sistema circundante não for adequado. Alguns pontos de integração determinam se uma bomba dosadora mantém o valor de referência durante o funcionamento:
● Dosagem controlada pelo fluxo e pelo sinal. A dosagem de produtos químicos é normalmente ajustada em função do caudal de água ou regulada por um sensor em tempo real — de turbidez, pH ou cloro residual. A bomba necessita de um controlo de velocidade, normalmente um variador de frequência, para que a dosagem acompanhe a procura em vez de funcionar a uma velocidade fixa. Isto é particularmente importante na desinfeção e na dosagem de coagulantes, onde a carga de entrada varia.
● Alimentação e tratamento do ar. Quando um depósito diário de produtos químicos fica vazio, a tubagem de sucção enche-se de ar e a bomba perde a autoaspiração. Uma bomba auto-escorvante ou tolerante a gás recupera sem necessidade de purga manual, o que evita a chamada de assistência e a falha de dosagem que uma bomba dosadora não auto-escorvante provoca. No caso do hipoclorito com libertação de gás, este é um problema recorrente na prática, não um caso isolado.
● Calibração e verificação. Os sistemas de dosagem necessitam de um método para confirmar o volume efetivamente fornecido — uma coluna de calibração ou uma verificação do caudal. As bombas volumétricas repetíveis garantem a estabilidade desta calibração ao longo do tempo, ao passo que uma bomba desgastada ou com acumulação de gás apresenta desvios e obriga a verificações frequentes.
● Contenção e valas de contenção. As bombas químicas estão instaladas em áreas com bacias de contenção, juntamente com os seus tanques. A construção sem juntas reduz o risco de fugas que a bacia de contenção se destina a recolher, diminuindo, assim, a probabilidade de ocorrer um derrame sujeito a notificação.
Estes aspetos situam-se ao nível do sistema e a sua confirmação na fase de seleção evita a situação comum em que uma bomba adequadamente escolhida apresenta um desempenho inferior ao esperado, devido ao facto de o controlo da dosagem ou o escorvamento não terem sido especificados.
7. Matriz de seleção de bombas para aplicações com produtos químicos no tratamento de água
A tabela abaixo resume as nossas recomendações habituais para as estações de manuseamento de produtos químicos. Trata-se de pontos de partida; a concentração real do produto químico, o caudal e a meta de precisão devem sempre ser validados em relação ao processo real:
| Estação | Químico | Requisito fundamental | Bomba recomendada |
| Dosagem para desinfeção | Hipoclorito de sódio 5–15% | Revestimento inerte + tolerância ao gás | AMC-F com acionamento magnético revestido a PTFE |
| Transferência a granel de hipoclorito | Hipoclorito de sódio | Inerte, sem vedação, resistente a gases | AMC-F com acionamento magnético revestido a PTFE |
| Dosagem de coagulante | Cloreto férrico / alúmen / PAC | Resistência à corrosão, precisão | Engrenagem magnética MDC-K; AMC-F para transferência |
| Dosagem de floculante | Polímero / polieletrólito | Baixo caudal, sem pulsações, baixo cisalhamento | Bomba de engrenagens magnética micro MDC-M |
| Dosagem de ácido para ajuste do pH | Ácido sulfúrico | Revestimento inerte, sem fugas | AMC-F com acionamento magnético revestido a PTFE |
| Manuseamento de soda cáustica / cal | NaOH, pasta de cal | 316L ou revestido, resistência à abrasão | MDW 316L ou revestido com AMC-F |
| Transferência de granéis corrosivos | Hipoclorito, FeCl₂, ácido | Contínuo, contido | Vórtice em lata AMC-F ou PWH |
| Dosagem para o tratamento de lamas | Polímeros, produtos químicos de tratamento | Medir, repetível | Família de engrenagens magnéticas MDC |
8. Por que razão as bombas sem vedantes e resistentes a gases são adequadas para o tratamento de água
A utilização de produtos químicos no tratamento de água confere vantagens a dois aspetos específicos das bombas — a construção sem vedantes e a resistência aos gases. Quatro razões pelas quais estes aspetos são importantes neste contexto:
● Os produtos químicos tóxicos e corrosivos requerem medidas de contenção. O hipoclorito, o cloreto férrico e os ácidos são perigosos de manusear e a sua descarga está sujeita a regulamentação. Uma fuga na vedação mecânica constitui um incidente de segurança e de conformidade. As bombas de acionamento magnético sem vedação e com motor encapsulado eliminam a possibilidade de fuga na vedação dinâmica.
● Os fluidos que libertam gases sobrecarregam as bombas dosadoras comuns. O gás de hipoclorito de sódio danifica as bombas dosadoras de diafragma convencionais. Uma bomba de turbina regenerativa resistente a gases mantém a dosagem durante a libertação de gases, o que elimina a avaria mais comum nos sistemas de cloração.
● As instalações operam muitas bombas pequenas sem supervisão. As estações de tratamento funcionam ininterruptamente, muitas vezes com um número mínimo de funcionários. As bombas que apresentam falhas nas vedações ou na retenção de gás provocam chamadas de assistência e água fora das especificações. As bombas sem vedação e resistentes ao gás reduzem as intervenções não planeadas. A economia de manutenção está nas nossas Guia de vida útil e manutenção de peças de bombas químicas.
● A precisão na dosagem protege o processo e reduz os custos com produtos químicos. Os produtos químicos representam um custo de funcionamento, e a sobredosagem desperdiça-os, ao mesmo tempo que altera a composição química da água. A dosagem volumétrica repetível mantém o valor de referência e controla os gastos. Esta necessidade insere-se no âmbito mais vasto da expansão das infraestruturas hídricas na Índia e a nível mundial, que abordámos no nosso Nota sobre a procura no mercado indiano de bombas.
9. Gama de bombas para produtos químicos de tratamento de água da Aulank
Há mais de 17 anos que fornecemos bombas sem vedantes a estações municipais e industriais de tratamento de água e de águas residuais. A gama de produtos que normalmente recomendamos para o setor do manuseamento de produtos químicos:
● Bomba de acionamento magnético AMC-F com revestimento em PTFE — a unidade central para a transferência de hipoclorito, cloreto férrico, ácidos e substâncias corrosivas, com peças em contacto com o produto em fluoropolímero, contenção sem juntas e resistência aos gases libertados pela lixívia.
● Bomba de engrenagens magnética micro-mini MDC-M e Bomba de engrenagens magnética MDC-K — dosagem de floculantes poliméricos de baixo caudal, medição de coagulantes e dosagem de produtos químicos de tratamento com um caudal volumétrico repetível.
● Bomba magnética de vórtice em aço inoxidável MDW e Bomba de acionamento magnético de vórtice em aço inoxidável MDH — transferência em aço inoxidável 316L de baixo custo, compatível com aplicações como a circulação de soluções cáusticas dentro de certos limites e de produtos químicos neutros.
● Série de bombas de vórtice em caixa PWH/PWD/PWM — variante com motor encapsulado para transferência corrosiva contínua, nos casos em que é necessária a máxima contenção.
O que uma estação de tratamento de água ou um integrador de sistemas obtém especificamente da nossa parte:
● Material adequado a cada produto químico — Revestimentos em PTFE, PFA e ETFE e opções em aço inoxidável 316L, selecionados de acordo com a aplicação, incluindo construção com revestimento espesso para hipoclorito.
● Hidráulica de vórtices tolerante ao gás — lidar com o gás arrastado que provoca o bloqueio das bombas dosadoras convencionais em soluções de hipoclorito.
● Rolamentos de carboneto de silício e ímanes de samário-cobalto — componentes internos resistentes a produtos químicos para aplicações oxidantes e ácidas.
● Dimensionamento de engrenagens magnéticas para uma dosagem precisa de baixo caudal — saída sem pulsações e de baixo cisalhamento para a dosagem de polímeros e coagulantes.
● Controlo de qualidade documentado — Certificação ISO 9001, certificação TÜV CE para bombas de vórtice com acionamento magnético, registos de ensaios de parâmetros individuais e mais de 50 patentes relativas à estrutura de acionamento síncrono com ímanes permanentes e ao sistema hidráulico de vórtice blindado.
Se estiver à procura de bombas para uma estação de tratamento de água potável, uma estação de tratamento de águas residuais municipais ou industriais, uma estação de tratamento de efluentes ou um sistema de dosagem pré-montado, envie-nos os seus requisitos relativos ao produto químico, concentração, caudal e precisão, e nós enviar-lhe-emos uma proposta com especificações dos materiais e orçamentos no prazo de dois dias úteis.
Obtenha uma configuração personalizada da bomba de tratamento de água
Quer gere uma estação municipal de água ou de tratamento de águas residuais, uma estação de tratamento de efluentes industriais ou construa sistemas de dosagem e desinfeção como fabricante de equipamento original (OEM), a nossa equipa de engenharia pode indicar a bomba de acionamento magnético sem vedantes ou a bomba de engrenagens magnéticas mais adequada para cada estação de manuseamento de produtos químicos da sua instalação.
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