Introdução: A Bomba de Água Manual
Bombas manuais são um tipo de bomba de deslocamento positivo acionada manualmente. Elas são comuns em muitas áreas rurais onde não há acesso a água encanada. As bombas manuais possuem um design simples e robusto, requerem pouca manutenção e são fáceis de operar, o que contribui para sua ampla utilização global.
Bomba Manual
História da Bomba Manual
A invenção da bomba de pistão manual ocorreu na Europa e remonta ao séc. XV. Nos séculos seguintes, a maioria das vilas, cidades e aldeias obteve acesso a um fornecimento de água confiável através de uma bomba manual ou de um poço tradicional. Geralmente, as bombas manuais eram instaladas sobre poços de água existentes, representando uma melhoria na infraestrutura existente, em vez de uma nova forma de infraestrutura.
Diagrama de Bomba de Pistão Medieval
Como as bombas manuais eram frequentemente instaladas no centro de uma comunidade para facilitar o acesso aos moradores locais, elas eram frequentemente chamadas de ‘bombas paroquiais’; isso porque igrejas e paróquias eram o ponto de encontro local na maioria das comunidades, então fazia sentido instalar bombas de água nas proximidades. Outro nome amplamente usado para este tipo de bomba de poço é ‘bomba de jarro’.
Bomba Manual / Bomba Paroquial / Bomba de Jarro
Contaminação da água de uma bomba manual (ou qualquer fonte de água de poço) é possível porque a água é retirada do solo. Cólera é uma das bactérias que pode se espalhar através do consumo de água contaminada. John Snow provou a disseminação da cólera através da água após um surto em 1854 na Broad Street, em Londres. Suspeitando que a água contaminada era a fonte do surto, ele removeu a alavanca da bomba de água local e o número de casos de cólera reduziu logo em seguida. Por causa de sua suposição correta e do método pelo qual chegou a ela, John Snow é hoje considerado o fundador da Epidemiologia (o estudo de como bactérias e vírus ocorrem e se espalham).
John Snow – o fundador da Epidemiologia
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Componentes da Bomba Manual
Uma bomba manual consiste em relativamente poucos componentes, que normalmente incluem os listados abaixo, mas o número e tipo de componentes dependem do design individual da bomba.
Entrada de Sucção – um tubo longo e oco que conecta o cilindro da bomba ao fornecimento de água.
Cilindro – um cilindro oco que envolve o pistão, a válvula de pé e a válvula do pistão.
Descarga – um tubo oco que permite que a água flua do cilindro para o ponto de consumo.
Pistão – um conjunto que permite a instalação de uma válvula de retenção e uma gaiola de retenção.
Haste do Pistão – uma barra de metal sólida que conecta o pistão à alavanca.
Alavanca – usada para dar ao operador vantagem mecânica; às vezes chamada de ‘haste de força’.
Válvula de Pé – uma válvula de retenção localizada na base do cilindro.
Componentes da Bomba Manual
Teoria da Operação da Bomba Manual
O propósito de uma bomba de poço operada manualmente é elevar um fluido de uma elevação inferior para uma superior, de maneira segura e eficiente. A vantagem mecânica obtida usando a alavanca da bomba manual depende da força do usuário e do comprimento da alavanca; isso pode ser explicado ao observar o cálculo do momento de uma força:
Momento = Força x Distância
M = F.d
Onde:
Momento = efeito de rotação de uma força em torno de um ponto de pivô.
Força = força aplicada pelo operador.
Distância = distância do ponto de pivô.
Mecânica da Bomba Manual
Aumentar o comprimento da alavanca aumenta a distância do ponto de pivô e, assim, o momento resultante. Aumentar a força aplicada também aumenta o momento. Note que é possível aumentar o momento aplicado aumentando a distância em que a força é aplicada a partir do ponto de pivô; isso pode ser visto nos seguintes dois exemplos:
Exemplo 1 – mais força aplicada mais perto do ponto de pivô.
Força (F) = 10
Distância (D) = 5
Momento (M) = Força.Distância
Momento (M) = 10 x 5 = 50
Exemplo 2 – menos força aplicada mais longe do ponto de pivô.
Força (F) = 5
Distância (D) = 10
Momento (M) = Força.Distância
Momento (M) = 5 x 10 = 50
Note que o momento resultante da força é igual para ambos os exemplos. Pode-se ver que uma alavanca mais longa proporcionaria uma maior vantagem mecânica se a força for mantida constante (não for alterada). Em termos práticos, isso significa que uma alavanca mais longa permitirá que pessoas mais fracas operem a bomba porque menos força (força) é necessária para alcançar um determinado momento de força.
Nota – os exemplos não usam unidades, embora força seja geralmente dada em newtons (N), distância em metros (m), e momento em newton metros (Nm). As unidades usadas dependem se estão usando unidades padrão (unidades SI) ou unidades imperiais (libras, polegadas etc.).
Explicação Simples: Como Funcionam as Bombas Manuais
O vídeo abaixo é um extrato do nosso Curso Online de Engenharia Mecânica e Elétrica Explicada.
Bombas de deslocamento positivo devem ser cebadadas antes que o fluido de processo possa ser bombeado. O termo ‘cebar’ refere-se a remover o ar do sistema para permitir que o fluido de processo flua. Quando se refere a uma bomba manual de poço, o ar é removido do sistema e substituído por água.
A água é puxada para dentro do cilindro à medida que a alavanca da bomba é pressionada para baixo. Pressionar a alavanca da bomba para baixo faz com que o pistão se mova para cima e a válvula de pé se abra; a válvula de retenção do pistão está fechada enquanto o pistão se move para cima.
Uma vez que o pistão atinge seu ponto mais alto de trânsito, o operador puxa a alavanca da bomba para cima. Puxar a alavanca da bomba para cima faz com que o pistão se mova para baixo e a válvula de pé se feche; a válvula de retenção do pistão está aberta enquanto o pistão se move para baixo. O resultado desse movimento é que a água da parte inferior da válvula de retenção do pistão é movida para a parte superior da válvula de retenção do pistão. Quando o pistão se move novamente para cima, ele também move a água que agora está presente em sua parte superior para cima.
Repetir esse movimento de empurrar e puxar na alavanca da bomba manual resulta em mais líquido sendo puxado para dentro do cilindro e o nível de água dentro do cilindro subindo. À medida que o nível de água sobe, ele atinge a altura do tubo de descarga e começa a fluir para fora da bomba.
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Hand_pump
https://innovationdiscoveries.space/water-hand-pump-parts-types-working-principle
https://engineeringinsider.org/water-hand-pump-parts-types-working