Bombas de Vácuo - blame None

Blame

a77d4b	David Gonçalves	2025-07-02 10:22:13	1	Bombas de Vácuo
f95eb4	David Gonçalves	2025-07-02 10:19:05	2
			3	A bomba de vácuo é um dispositivo criado para remover um gás, deixando
			4	um vácuo parcial dentro de um determinado recipiente, a fim de mover
			5	líquidos ou outros materiais durante a função de um aplicativo. Foi um
			6	dos primeiros instrumentos projetados para resolver problemas ligados a
			7	outros projetos científicos, que dependiam dos efeitos do vácuo.
			8
			9	As bombas de vácuo são capazes de atingir os vácuos através da exaustão
			10	de moléculas de gás para fora da câmara ou por condensação das moléculas
			11	para criar um vácuo de luz.
			12
			13	Principais técnicas de criação de vácuo
			14
			15	As bombas de vácuo são classificadas em três tipos:
			16
			17	Deslocamento Positivo
			18
a77d4b	David Gonçalves	2025-07-02 10:22:13	19	![](./image1.jpeg)
			20
00efaf	David Gonçalves	2025-07-02 10:24:59	21	Figura 1 - Bomba de vácuo de deslocamento positivo
a77d4b	David Gonçalves	2025-07-02 10:22:13	22
			23	O método envolve a criação de um vácuo, expandindo uma parte de uma
f95eb4	David Gonçalves	2025-07-02 10:19:05	24	câmara, fechando-a, esgotando-a, tendo este processo uma alta taxa de
			25	repetição e alguma compressão. Isto é basicamente como os pulmões
			26	trabalham, quando os pulmões se expandem o ar é puxado para eles através
			27	do nariz ou boca, no entanto numa câmara, esta expansão teria de crescer
			28	indefinidamente a fim de criar um vácuo.
			29
			30	Dividindo a câmara de modo que a seção de expansão possa ser fechada,
			31	esta expansão “infinita” pode ser alcançada, através de uma câmara
			32	dividida poder-se-ia expandir um lado, extraindo o gás de seu interior,
			33	e em seguida, fechar o lado de vácuo da câmara.
			34
			35	Então, o gás no lado expandido é retirado, ou expulso, e as seções
			36	conectam-se novamente, a câmara expande-se, criando uma forte depressão
			37	no lado do vácuo da câmara, e o processo continua.
			38
			39	Exemplos: [bomba de palhetas
			40	rotativas](https://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_palhetas_rotativas), [bomba
			41	de diafragma](https://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_diafragma), bomba
			42	Roots e [bomba
			43	scroll](https://pt.wikipedia.org/wiki/Compressor_espiral).
			44
			45	Transferências de Impulso
			46
a77d4b	David Gonçalves	2025-07-02 10:22:13	47	![](./image2.jpeg)
			48
00efaf	David Gonçalves	2025-07-02 10:24:59	49	Figura 2 - Bomba de vácuo de transferência de impulso
			50
a77d4b	David Gonçalves	2025-07-02 10:22:13	51	Este tipo de bomba baseia-se na transferência de movimento originada pelo contacto das
f95eb4	David Gonçalves	2025-07-02 10:19:05	52	moléculas de gás com outras com velocidade igual ou superior às
			53	anteriores. No caso em que temos um jato de fluido a alta velocidade, as
			54	moléculas de gás ao entrarem em contacto com as moléculas de fluido
			55	chocam instantaneamente e alteram o seu vetor velocidade, sendo assim
			56	conduzidas para o ponto de saída (p.e. bombas difusoras). No caso de
			57	interação entre as moléculas de gás com superfícies em movimento, temos
			58	uma adesão instantânea que faz com que as moléculas de gás sejam
			59	arrastadas no sentido de movimento da superfície, acompanhando estas
			60	moléculas até ao ponto de exaustão(p.e. bomba drag e bomba
			61	turbomolecular).
			62
			63	Este tipo de bomba é normalmente acompanhado por bombas de deslocamento
			64	positivo de forma a complementar a sua ação.
			65
			66	Captura/Armadilha
			67
a77d4b	David Gonçalves	2025-07-02 10:22:13	68	![](./image3.jpeg)
			69
00efaf	David Gonçalves	2025-07-02 10:24:59	70	Figura 3 - Bomba de vácuo de captura/armadilha
			71
a77d4b	David Gonçalves	2025-07-02 10:22:13	72	As moléculas são removidas de uma superfície através de captura realizada por processos
f95eb4	David Gonçalves	2025-07-02 10:19:05	73	físico-quimicos, como por exemplo a condensação ou adsorção.
			74
			75	Através de campos elétricos ou magnéticos presentes na bomba o processo
			76	de captura é facilitado. O gás bombeado não é retirado pois este fica
			77	armazenado num estado condensado.
			78
			79	As bombas de vácuo são usadas em uma ampla variedade de aplicações, que
			80	variam das câmaras de vácuo a bombas de água simples, porque,
			81	efetivamente criam pequenos vazios relativamente rápido.
			82
			83	Exemplos: [bombas
			84	criogênicas](https://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_criog%C3%AAnica),
			85	bombas de sublimação e [bombas
			86	iônicas](https://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_%C3%ADon_(f%C3%ADsica)).
			87
			88	Aplicações
			89
			90	A gama de aplicações das bombas de vácuo é muito vasta, havendo vários
			91	tipos de bomba especializada para cada necessidade. Como exemplo
			92	primordial temos o bombeamento de um fluido, onde se quer atingir um
			93	certo patamar/nível que só é possível devido ao auxílio que a bomba
			94	fornece na movimentação do fluido.
			95
			96	Aplicando este princípio básico para sistemas do quotidiano temos os
			97	seguintes exemplos:
			98
			99	- Sistemas de vácuo para embalagens – O vácuo tem, frequentemente,
			100	um papel essencial nos processos de embalagem e na produção das
			101	embalagens. A embalagem pode ser formada, termoformada e revestida
			102	de forma eficiente e precisa, usando técnicas de vácuo. Também pode
			103	ser movida, transportada, aberta e vedada a vácuo. Durante o
			104	processo de embalagem, os bens a serem embalados podem ser
			105	fornecidos e inseridos com o auxílio de vácuo. A utilização de vácuo
			106	na embalagem de alimentos ajuda a manter os alimentos frescos
			107	durante mais tempo, sem nenhuma perda de qualidade. A utilização de
			108	MAP (embalagem em atmosfera modificada) em produtos alimentares
			109	frescos mantém a aparência, a frescura e o sabor.
			110
			111	- Desgaseificação com vácuo - Em muitas indústrias, a
			112	desgaseificação de líquidos, de produtos pastosos e húmidos é uma
			113	das mais importantes aplicações de tecnologia de vácuo moderna. Os
			114	gases, os vapores e a humidade são extraídos pelo vácuo do material
			115	processado, aumentando a qualidade do produto. A desgaseificação de
			116	plásticos durante a extrusão é um exemplo: o vapor de água e os
			117	gases originados pelo processo de fundição são extraídos diretamente
			118	da zona do parafuso de extrusão, aumentando significativamente a
			119	estrutura e as propriedades físicas do produto.
			120
			121	- Transporte pneumático com vácuo e sobrepressão - O transporte
			122	pneumático de produtos a granel é um método eficiente e comprovado
			123	para o transporte de poeiras, pós, granulados e outros materiais
			124	fluidizáveis, de forma rápida e fiável dentro de um local de
			125	produção. A diferenciação é feita entre o transporte por sucção
			126	pneumática e o transporte por sobrepressão pneumática, ou seja,
			127	transporte com vácuo ou com sobrepressão. O transporte por sucção
			128	pneumática é sempre usado quando é necessário o transporte de
			129	materiais sensíveis sem contacto com o ar ambiente. Os sistemas de
			130	transporte por sucção pneumática são usados, em primeiro lugar, na
			131	indústria alimentar, na indústria de processamento de plásticos no
			132	transporte de granulados e nas indústrias farmacêutica e química.
			133
			134	O transporte por sobrepressão pneumática, por outro lado, é usado para
			135	materiais relativamente pesados, como areia, cascalho e cimento. Também
			136	é possível transportar materiais húmidos e de grande volume usando
			137	transportadores a vácuo, por exemplo, na eliminação de resíduos húmidos
			138	ou no transporte de cascas de árvore.
			139
			140	- Vácuo para processos de secagem - É inconcebível imaginar muitos
			141	sectores e campos industriais que não usem processos de secagem a
			142	vácuo. O líquido contido nos materiais processados é evaporado pela
			143	redução de pressão e é extraído como vapor. A secagem a vácuo é mais
			144	rápida, mais suave e energeticamente mais eficiente do que a secagem
			145	térmica. É particularmente adequada a processos de secagem para
			146	produtos químicos, farmacêuticos, alimentares e outras aplicações,
			147	em que o excesso de calor destrói ou degrada o produto. Por exemplo,
			148	na produção de concentrado de fruta ou na liofilização de café ou
			149	fruta, a secagem a vácuo mantém a consistência do produto e preserva
			150	os ingredientes vitais como as vitaminas, assim como os sabores. A
			151	secagem a vácuo é especialmente adequada à secagem de produtos com
			152	uma grande área de superfície, como granulados de plástico sintético
			153	ou outros materiais higroscópicos. O vácuo também é utilizado para
			154	secar componentes industriais.
			155
			156	- Transporte/retenção com vácuo - Hoje em dia, é inconcebível
			157	imaginar os processos de produção modernos sem a utilização de vácuo
			158	para retenção, transporte ou manuseamento de produtos. A ideia é
			159	simples e engenhosa: uma ventosa, placa de vácuo ou mesa de vácuo é
			160	usada para aplicar sucção e, dessa forma, segurar o objeto de forma
			161	firme. Este é um método extremamente eficiente que torna possível a
			162	movimentação, o transporte ou o aperto de objetos fixados desta
			163	forma. Nos processos de produção automatizados, como a fabricação de
			164	móveis, os componentes são movidos por vácuo através de toda a linha
			165	de produção. O processo começa com a inserção de painéis de madeira
			166	que são fornecidos à máquina de processamento inicial por um robot
			167	equipado com um dispositivo de sucção a vácuo. Os painéis são
			168	fixados por vácuo e processados nesta máquina antes de serem
			169	transportados para a próxima etapa de processamento por outra
			170	ventosa de vácuo. No final da linha de produção, um robot empilha
			171	automaticamente as peças fabricadas em paletes.
			172
			173	Nas tipografias, o vácuo é usado para transportar folhas individuais de
			174	papel. São puxadas para a máquina de impressão por vácuo, onde são
			175	passadas pelas estações de impressão individuais por rolamentos a vácuo
			176	antes de serem empilhadas novamente após a impressão. O papel também é
			177	puxado por vácuo por todas as máquinas de processamento subsequentes.
			178
			179	- Destilação com vácuo - A destilação a vácuo é um processo
			180	importante nas indústrias químicas e farmacêutica e tem aplicações
			181	em muitos outros sectores, incluindo produção de bebidas e
			182	alimentos. Outro exemplo é a refinação de petróleo bruto: o petróleo
			183	bruto contém hidrocarbonetos mais pesados e mais leves, com
			184	diferentes pontos de ebulição e que requerem dois processos de
			185	destilação. Após a destilação atmosférica, é executada uma segunda
			186	destilação a vácuo, para separar os hidrocarbonetos pesados a baixas
			187	temperaturas, minimizando o fracionamento térmico e a criação de
			188	derivados indesejados.
			189
			190	- Remoção com vácuo - O vácuo é utilizado para uma vasta variedade
			191	de aplicações, onde é necessária a remoção de produtos derivados.
			192	Essas aplicações vão desde a indústria de processamento de carne, ou
			193	seja, a remoção de resíduos, ossos e penas de galinha, até à
			194	indústria de processamento de madeira, por exemplo, na remoção de
			195	poeira de serração. A tecnologia de vácuo usada nessas aplicações
			196	depende da velocidade de bombagem e da diferença de pressão ou
			197	pressão final necessária. Os princípios de ventiladores e de uma
			198	variedade de bombas de vácuo são consequentemente utilizados nessas
			199	aplicações. A seleção da tecnologia de separação adequada é
			200	importante para garantir que os produtos removidos não entram em
			201	contacto com a bomba de vácuo ou o ventilador.
			202
			203	## Como escolher uma bomba de vácuo?
			204
			205	Temos de ponderar diversos fatores ao escolher uma bomba de vácuo,
			206	primeiramente a aplicação prevista que vai influenciar a escolha em
			207	termos de tecnologia, lubrificação, resistência química, grau de vácuo e
			208	caudal necessário.
			209
			210	Os fatores mais importantes são o nível e qualidade do vácuo pretendido,
			211	existem vários tipos de vácuo, tal como demonstrado na Tabela 1, o que
			212	os distingue é o grau de rarefação do número de moléculas obtido
			213	artificialmente e que é medido a partir da pressão dos gases residuais.
			214
			215	Tabela 1 – Tipos de vácuo e condições ótimas de cada um.
			216
			217	<table>
			218	<colgroup>
			219	<col style="width: 25%" />
			220	<col style="width: 25%" />
			221	<col style="width: 25%" />
			222	<col style="width: 25%" />
			223	</colgroup>
			224	<thead>
			225	<tr class="header">
			226	<th>Tipo de vácuo</th>
			227	<th>Pressão máxima (mbar)</th>
			228	<th><p>Pressão mínima</p>
			229	<p>(mbar)</p></th>
			230	<th>Moléculas por cm<sup>3</sup></th>
			231	</tr>
			232	</thead>
			233	<tbody>
			234	<tr class="odd">
			235	<td>Vácuo primário</td>
			236	<td>1</td>
			237	<td><span class="math display">10<sup>−3</sup></span></td>
			238	<td>1016-1013</td>
			239	</tr>
			240	<tr class="even">
			241	<td>Alto vácuo</td>
			242	<td><span class="math display">10<sup>−3</sup></span></td>
			243	<td><span class="math display">10<sup>−7</sup></span></td>
			244	<td>1013-109</td>
			245	</tr>
			246	<tr class="odd">
			247	<td>Ultra vácuo</td>
			248	<td><span class="math display">10<sup>−7</sup></span></td>
			249	<td><span class="math display">10<sup>−12</sup></span></td>
			250	<td>109-104</td>
			251	</tr>
			252	</tbody>
			253	</table>
			254
			255
			256
			257	Em seguida, deverá ter em consideração as seguintes características:
			258
			259	- Caudal da bomba: o caudal está relacionado com o tempo que o
			260	equipamento leva a escoar um fluido. Então existe a necessidade de
			261	avaliar se a capacidade da bomba é suficiente para efetuar o
			262	processo em análise, quer em termos de caudal volumétrico, quer de
			263	caudal mássico.
			264
			265	- Compatibilidade química: A bomba deve ser compatível com os
			266	gases usados previamente, analisando todos os problemas eventuais
			267	que possam vir a afetar o equipamento.
			268
			269	- Lubrificação: Em laboratório é privilegiado o uso de bombas de
			270	vácuo que funcionam a seco, pois as bombas lubrificadas apesar de
			271	maior eficácia e resistência, necessitam de uma manutenção mais
			272	frequente.
			273
			274	- Manutenção e custos: com base nos critérios supramencionados,
			275	deverá determinar-se, em seguida, a frequência das operações de
			276	manutenção. Os custos de manutenção, juntamente com os custos de
			277	exploração e o preço de compra do equipamento ditarão o custo global
			278	da instalação.
			279
			280	Trabalho realizado por:
			281
			282	João Lopes
			283
			284	Vítor Sousa