Bombas trituradoras e a evolução dos sistemas de esgoto sob pressão

Jul 30, 2023

Os sistemas de esgoto por gravidade são o principal método usado pelos municípios para transportar resíduos de esgoto residencial para uma estação de coleta ou tratamento. Esgotos de gravidade usam a força da gravidade para empurrar o fluido através de redes de grandes tubos inclinados para o cano principal. Para toda a tecnologia de esgoto, os fluidos requerem uma velocidade de fluxo mínima para manter os sólidos suspensos. Quando os sólidos se depositam em um sistema de águas residuais, coisas ruins acontecem, 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 de tubos e declividades mínimas para atender a essas vazões. O que isso significa para os empreiteiros é que um cano principal de esgoto deve ser instalado mais fundo do que as linhas de descarga de cada fonte conectada a ele. As estações elevatórias podem ser usadas para bombear o fluido para uma elevação mais alta, o que permite que a rede de esgoto seja localizada mais perto da superfície; no entanto, as estações elevatórias podem ser caras de construir e mais caras de manter. No geral, a construção de infraestrutura de esgoto requer extensa escavação de trincheiras, que é cara e tem impacto ambiental. Esses desafios são mais difíceis em áreas onde os lençóis freáticos são altos ou a paisagem é montanhosa, rochosa ou plana.

Os sistemas de esgoto sob pressão foram projetados no início dos anos 1970 como uma alternativa para aplicações onde os sistemas de esgoto por gravidade eram menos viáveis ​​ou econômicos. Ele forneceu um meio de combater terrenos difíceis e reduzir o custo inicial de projetos ou desenvolvimentos de construção lenta. 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 trituração. A fim de superar terrenos difíceis, os tubos são instalados logo abaixo da linha de gelo e seguem a paisagem natural. As bombas devem operar com alta pressão e vazão limitada quando comparadas a um sistema de gravidade.

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 multilobular. O atrito desenvolvido entre os dois componentes desenvolve a pressão usada para transportar o fluido. As bombas trituradoras centrífugas 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 polpa para fora da câmara voluta para o sistema de tubulação.

Originalmente, os trituradores de cavidade progressiva eram a bomba de escolha para aplicações de esgoto de pressão devido à sua capacidade de bombear com uma faixa estreita de fluxo (10 a 15 galões por minuto [gpm]) em altas pressões de cabeça (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 de fechamento da bomba, a bomba continuará tentando superar a contrapressão até que algo quebre. A falha pode ser tão simples quanto um sensor térmico desarmado ou tão grave quanto uma linha quebrada ou uma bomba danificada. No mínimo, 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 períodos de funcionamento ou a adição de partículas granuladas no fluxo de resíduos, como areia e sujeira. O estator da bomba de uma esmerilhadeira de cavidade progressiva é o item de maior desgaste e um dos componentes mais caros para substituir, tornando dispendiosos os reparos ou falhas prematuras.

Por muito tempo, os fabricantes de bombas trituradoras centrífugas ofereceram a trituradora padrão de estágio único em aplicações de esgoto sob pressão. Essas bombas poderiam funcionar em algumas aplicações e poderiam 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 esperará que a pressão do sistema se estabilize e voltará a bombear normalmente.