Bombas trituradoras e a evolução dos sistemas de esgoto sob pressão

Oct 09, 2023

Os sistemas de esgoto por gravidade são o principal método usado pelos municípios para transportar resíduos de esgoto residencial para uma instalação de coleta ou tratamento. Os esgotos gravitacionais usam a força da gravidade para empurrar o fluido através de redes de grandes tubos inclinados até a rede de esgoto. Para todas as tecnologias de esgoto, os fluidos requerem uma velocidade mínima de fluxo para manter os sólidos em suspensão. Quando os sólidos se depositam em um sistema de águas residuais, acontecem coisas ruins, como bloqueios ou problemas de odor.

Estados e municípios publicam critérios de projeto que determinam os padrões para a vazão mínima exigida, bem como os diâmetros mínimos dos tubos e as inclinações mínimas para realizar essas vazões. O que isto significa para os empreiteiros é que uma rede de esgoto deve ser instalada mais profundamente do que as linhas de descarga de cada fonte ligada a ela. As estações elevatórias podem ser usadas para bombear fluido para uma altitude mais elevada, o que permite que a rede de esgoto fique localizada mais próxima da superfície; no entanto, as estações elevatórias podem ser caras de construir e mais caras de manter. Globalmente, a construção de infra-estruturas de esgotos exige escavações extensas de valas, o que é dispendioso e tem um impacto ambiental. Estes desafios são mais difíceis em áreas onde os lençóis freáticos são altos ou a paisagem é acidentada, rochosa ou plana.

Os sistemas de esgoto sob pressão foram projetados no início da década de 1970 como uma alternativa para aplicações onde os sistemas de esgoto por gravidade eram menos viáveis ​​ou econômicos. Forneceu um meio de combater terrenos difíceis e reduzir o custo inicial de projetos ou desenvolvimentos lentos. As principais diferenças entre os sistemas convencionais de esgoto por gravidade e os sistemas de esgoto sob pressão estão na rede de tubulação e na redução do tamanho dos sólidos nas águas residuais em cada residência. Os sistemas de esgoto sob pressão utilizam uma rede de bombas trituradoras para transportar águas residuais através de tubos de pequeno diâmetro, diretamente para uma rede de esgoto, estação elevatória ou sistema de tratamento. Uma bomba trituradora é uma bomba submersível projetada para reduzir partículas em um fluxo de resíduos em uma pasta fina usando um mecanismo de moagem. Para superar terrenos desafiadores, os tubos são instalados logo abaixo da linha de gelo e acompanham a paisagem natural. As bombas devem operar com alta pressão e vazão limitada quando comparadas a um sistema gravitacional.

Existem duas formas básicas de bombas trituradoras que podem ser usadas em aplicações de esgoto sob pressão – cavidade progressiva ou centrífuga. Com um triturador de cavidade progressiva, o bombeamento é realizado por um rotor de aço inoxidável com formato especial que gira dentro de um estator de borracha multilobulado. O atrito desenvolvido entre os dois componentes desenvolve a pressão usada para transportar o fluido. As bombas centrífugas trituradoras usam um impulsor de vórtice para criar pressão e fluxo. À medida que o impulsor gira, ele cria um vórtice na carcaça da bomba que transporta a lama para fora da câmara da voluta até o sistema de tubulação.

Originalmente, os trituradores de cavidade progressiva eram a bomba preferida para aplicações de esgoto sob pressão devido à sua capacidade de bombear com uma faixa estreita de vazão (10 a 15 galões por minuto [gpm]) em pressões elevadas (até 150 pés). As bombas de cavidade progressiva não são autolimitadas em relação à pressão; à medida que o volume do sistema aumenta, a pressão também aumenta. Se a pressão do sistema exceder a pressão da cabeça de corte da bomba, a bomba continuará a tentar superar a contrapressão até que algo quebre. A avaria pode ser tão simples como um sensor térmico desarmado ou tão grave como uma linha quebrada ou uma bomba danificada. Pelo menos, o aumento da pressão leva a um maior desgaste. Como essas bombas operam por fricção, os componentes da bomba sofrem desgaste contínuo.

O desgaste é acelerado com alta pressão, alto fluxo, longos tempos de operação ou adição de partículas granuladas no fluxo de resíduos, como areia e sujeira. O estator da bomba de uma retificadora de cavidade progressiva é o item de maior desgaste e um dos componentes mais caros para substituir, tornando dispendiosos reparos ou falhas prematuras.

Por muito tempo, os fabricantes de bombas trituradoras centrífugas ofereciam o triturador padrão de estágio único em aplicações de esgoto sob pressão. Essas bombas poderiam funcionar em algumas aplicações e oferecer mais fluxo do que um triturador de cavidade progressiva (55-60 gpm vs 15 gpm, respectivamente), mas eram limitadas a cerca de 100 pés de altura (vs 150 pés). O benefício de uma bomba centrífuga era a característica de funcionar ao longo de uma curva de bomba. A bomba pode operar com segurança em marcha lenta na cabeça de fechamento sem causar nenhum dano. Ao contrário da bomba de cavidade progressiva, a bomba centrífuga simplesmente aguardará que a pressão do sistema se estabilize e retornará ao bombeamento normalmente.