1. Bomba de água para caldeira: alimentação, condensado e alta temperatura
A bomba de água para caldeira alimenta o gerador de vapor a partir do desaerador ou do tanque de alimentação e condensado. A vazão parte do balanço de água e vapor da caldeira: a produção de vapor mais as purgas.
O NPSH disponível é o ponto crítico, porque a água chega perto da saturação: com líquido saturado no vaso, a pressão do vaso e a pressão de vapor se anulam em NPSHa = (Pabs − Pv)/(ρ·g) + z − hf, e sobra só a altura de líquido acima da bomba menos as perdas da sucção.
Por isso a bomba é instalada abaixo do vaso, com altura suficiente para cobrir o NPSH requerido, a margem e as perdas, e com sucção curta e sem restrições.
A pressão no recalque é a da sucção somada à que a bomba gera, Δp = ρ·g·H, e precisa superar a pressão da caldeira mais a diferença de nível e as perdas até ela. Com água a 100 °C (958 kg/m³, NIST), 135 m — a altura máxima da série FBCN — equivalem a cerca de 12,7 bar (1.270 kPa), e 300 m — a da FBME —, a cerca de 28 bar (2.820 kPa).
São máximos de série, não simultâneos com a vazão máxima: o ponto real sai da curva do modelo. Nas duas séries, a sucção vai até 10 bar; o recalque da FBCN segue as curvas de pressão × temperatura das Figuras 1 a 4 do MTEC-03/00, e o da FBME vai até 30 bar na vazão nula (MTEC-08/01).
Para comparar, a NR-13 classifica como categoria A a caldeira com pressão de operação igual ou superior a 1.960 kPa (19,98 kgf/cm²; item 13.4.1.1).
A NR-13 também exige de toda caldeira um sistema automático de controle do nível de água com intertravamento que evite o superaquecimento por alimentação deficiente (item 13.4.1.2, alínea e) e, nas caldeiras de combustível sólido não atomizado ou com queima em suspensão, injetor ou sistema de alimentação de água independente do principal (alínea c).
Esses itens são da caldeira e do seu projeto; ao pedir a bomba, informe se ela será a alimentação principal ou a independente e qual reserva o projeto prevê.
Em alta temperatura, a vedação tem limite próprio, que não é o dado geral da série:
- FBCN sem câmara de resfriamento: gaxeta de −50 a 105 °C; selo mecânico conforme a recomendação do fabricante do selo (Tabela 1 do MTEC-03/00)
- FBCN com câmara de resfriamento: gaxeta até 350 °C nos tamanhos de 25-150 a 150-315 (o 100-500 incluído), com vazão de água de resfriamento por temperatura e até 7 bar no líquido de resfriamento (Tabela 1); com água, a pressão de vapor e os 10 bar na sucção limitam antes
- Execuções da câmara de selagem da FBCN (seção 10 do MTEC-03/00): a padrão ST, lubrificada pelo próprio fluido, até 160 °C; S1, S2 e S3, com líquido de fonte externa, até 105 °C e sem câmara de resfriamento; S4, com gaxetas de grafite, para óleo térmico acima de 260 °C
- FBME: gaxeta de −10 a 105 °C sem resfriamento e de 105 a 140 °C com resfriamento (Tabela 1); na execução S4 (acima de 105 °C e abaixo de 140 °C, com pressão de sucção acima de 1 bar), a água de refrigeração entra a no máximo 40 °C e sai a no máximo 60 °C, com até 6 bar (Figura 3); selo mecânico simples conforme o fabricante do selo: sem refrigeração, até cerca de 105 °C (Figura 3), com máximo de 140 °C na Tabela 1 (MTEC-08/01)
2. Desafios técnicos do bombeamento de água quente e de alta temperatura
Pressão de vapor, dilatação térmica e limites de vedação precisam ser avaliados em qualquer instalação. Com água quente, e mais ainda em alta temperatura, acima de 100 °C, o aumento da pressão de vapor reduz a margem de sucção, e as diferenças de temperatura tornam relevante conferir folgas e alinhamento conforme o procedimento do conjunto. O limite térmico geral da série nunca substitui as verificações de pressão, fase líquida e construção.
A tabela usa a pressão de vapor e a densidade da água saturada do NIST Chemistry WebBook; a coluna em metros foi convertida com a densidade da água na mesma temperatura, que é como o NPSH deve ser calculado. No manual FBCN, a pressão também tem limite por vedação e flange.
Com flanges ANSI B16.1, os de ferro fundido na Tabela 1, a Tabela 3 admite com gaxeta 12 bar de −28 a 65 °C, 11 bar a 93 °C e 10 bar a 105 °C na classe 125 lb, e 16 bar de −28 a 105 °C na classe 250 lb; com selo mecânico, 10 bar a 90 °C nas duas classes.
| Temperatura | Pressão de vapor (bar abs) | Em metros do próprio líquido | Consequência para a sucção |
|---|---|---|---|
| 20 °C | 0,023 | 0,24 | Incluir no cálculo, mesmo sendo menor que nas temperaturas seguintes |
| 60 °C | 0,199 | 2,07 | Reduz o NPSH disponível em cerca de 2 m |
| 90 °C | 0,702 | 7,41 | Reduz o NPSH disponível em cerca de 7,4 m |
| 100 °C | 1,014 | 10,79 | Em vaso aberto ao nível do mar, a água ferve: o NPSH disponível vem só da coluna de líquido menos as perdas |
| 120 °C | 1,987 | 21,48 | Só existe como líquido em sistema pressurizado acima dessa pressão |
| 140 °C | 3,615 | 39,81 | Temperatura máxima da FBME (MTEC-08/01); líquido só com o sistema pressurizado acima dessa pressão |
| 160 °C | 6,182 | 69,47 | Líquido só com o sistema pressurizado acima dessa pressão; é também o limite da execução padrão ST e da carcaça de ferro fundido da FBCN (seção 10 e Figura 1 do MTEC-03/00) |
| 180 °C | 10,03 | 115,3 | Sistema fechado pressurizado acima de 10 bar abs |
Nota de engenharia
A pressão de sucção FBCN é limitada a 10 bar no MTEC-03/00. Portanto, o dado geral de 260 °C não comprova bombeamento de água a 260 °C, cuja pressão de saturação é 46,9 bar absolutos. Já a 180 °C, a água satura a 10,03 bar absolutos (NIST), perto desse limite antes de qualquer margem de NPSH. Para a temperatura do projeto, confira também carcaça e flanges (Figuras 1–4), gaxeta e câmara de resfriamento ou limites do selo mecânico. Todos precisam ser compatíveis ao mesmo tempo.
3. Aplicações típicas de bombas para água quente
As bombas de água quente atendem dois grupos: o industrial (caldeiras, processos térmicos, recuperação de calor, torres de resfriamento) e o predial (HVAC, água quente sanitária, aquecimento solar coletivo), em edifícios corporativos, hospitais, hotéis, condomínios, centros comerciais e data centers. Vazão, pressão, temperatura e regime saem do projeto de cada instalação; o que muda de uma aplicação para outra é qual dos três limites costuma mandar.
- Alimentação e recirculação de caldeiras: água tratada perto da saturação, e a pressão de alimentação precisa superar a da caldeira — acima do envelope da FBCN (135 m), avalie a FBME, com até 300 m e 140 °C nos dados gerais do MTEC-08/01; o cálculo está na seção 1
- Torres de resfriamento: circuito aberto com água de reposição e tratamento químico; sólidos, biocidas e cloretos definem material e vedação
- HVAC (água gelada e água quente): circuito fechado entre chiller ou caldeira e fan-coils ou AHU, em que a altura manométrica é quase só perda de carga e a vazão sai da carga térmica
- Retorno de condensado: água perto da saturação no tanque de condensado — o NPSH disponível é o ponto crítico (seção 1)
- Água quente sanitária de hotéis, hospitais e condomínios: recirculação para manter a temperatura na rede quando não há consumo (orientação da OMS: idealmente acima de 50 °C na distribuição)
- Aquecimento solar coletivo (ABNT NBR 15569): circulação entre coletores e reservatório, comandada por diferencial de temperatura
4. HVAC predial: chiller, fan-coil e controle de vazão
No HVAC predial, a bomba circula água gelada ou quente entre o chiller ou a caldeira e os fan-coils e as unidades de tratamento de ar (AHU). A vazão volumétrica do circuito vem do balanço térmico: Q = P / (ρ × cp × ΔT), em m³/s quando P está em W, ρ em kg/m³ e cp em J/(kg·K).
Exemplo hipotético: 1.000 kW, água com ρ = 1.000 kg/m³ e cp = 4.180 J/(kg·K), com ΔT de 5 K, resultam em 0,0478 m³/s, cerca de 172 m³/h. Água glicolada ou outra temperatura exige usar as propriedades correspondentes.
Em um circuito fechado completamente cheio, a elevação não se soma à altura de circulação: a bomba vence as perdas do percurso. A pressão estática continua relevante para carcaça, flanges, vedação e sucção. Com demanda variável, compare a curva do sistema e a estratégia de controle; leis de afinidade não garantem economia fixa nem substituem a verificação de rendimento e vazões mínimas da bomba e dos equipamentos.
A ABNT NBR 16401-1 (Instalações de condicionamento de ar — Sistemas centrais e unitários) estabelece parâmetros básicos e requisitos de projeto para sistemas centrais e unitários de condicionamento de ar; a redundância das bombas (1+1 ou N+1) é decisão do projeto, conforme a criticidade do ambiente e as normas aplicáveis a ele. Para selecionar a FBCN, a FB precisa de: vazão e altura no ponto de projeto, temperatura de operação, pressão estática do sistema e estratégia de controle.
Em edifícios altos, some a pressão de enchimento do circuito à pressão gerada pela bomba e confira o limite de 10 bar na sucção e a pressão de recalque × temperatura das Figuras 1 a 4.
5. Água quente sanitária e aquecimento solar: recirculação e circulação forçada
Na água quente sanitária (AQS), a ABNT NBR 5626 (Sistemas prediais de água fria e água quente — Projeto, execução, operação e manutenção) especifica requisitos para projeto, execução, operação e manutenção.
Para sistemas com recirculação, a OMS indica água saindo do aquecedor a pelo menos 60 °C e retorno a pelo menos 50 °C, fora da faixa de 25 a 45 °C em que a Legionella sobrevive e se multiplica; a temperatura segura nos pontos de uso, contra escaldaduras, também é do projeto.
A bomba de recirculação é dimensionada pela perda térmica da rede, não pela vazão de consumo: Q = Φ / (ρ · cp · ΔT), com Φ a perda da tubulação (W/m × comprimento) e ΔT a queda admitida entre a saída do aquecedor e o retorno, de até 10 K com saída a 60 °C.
Exemplo com margem, ΔT de 5 K: 200 m de rede perdendo 10 W/m (2 kW) pedem cerca de 0,1 L/s (0,34 m³/h), e a altura é a perda de carga do anel nessa vazão. Compare com a faixa de operação do menor modelo FBCN (vazão mínima de 0,1 a 0,15 × a vazão ótima); vazões muito pequenas pedem circuladores compactos, fora do escopo dos catálogos FB analisados.
No aquecimento solar de água em circuito direto, a ABNT NBR 15569 (Sistema de aquecimento solar de água em circuito direto — Requisitos de projeto e instalação) estabelece os requisitos de projeto e instalação.
No termossifão, a circulação é natural e depende da posição do reservatório em relação aos coletores; na circulação forçada, a bomba é comandada por controlador diferencial de temperatura entre coletores e reservatório, a vazão por área de coletor vem do fabricante do coletor e a altura é a perda de carga do circuito.
Sistemas pequenos usam circuladores compactos; a FBCN entra em instalações coletivas e industriais quando vazão e altura caem na curva de um modelo da série, conferindo a temperatura máxima do circuito e o limite da vedação.
Atenção
A bomba de recirculação não garante sozinha o controle de Legionella: temperatura do aquecedor, isolamento, eliminação de trechos sem circulação e o plano de gestão de água do edifício fazem parte do mesmo sistema. A FB dimensiona a bomba para a perda térmica e a perda de carga informadas pelo projeto.
6. Materiais e compatibilidade química com a água tratada
Água quente raramente é água pura. Em circuitos fechados de HVAC e de caldeira, a água recebe inibidores de corrosão, biocidas e antiincrustantes definidos pelo fornecedor do tratamento; em água quente sanitária, há residual de desinfetante. A compatibilidade de carcaça, rotor e vedação com esses produtos é confirmada com o fornecedor do tratamento e com o fabricante do selo. As opções de carcaça documentadas na FBCN são ferro fundido, aço carbono A216 WCB e inox A743 CF8M (MTEC-03/00).
| Aplicação | Carcaça (opções FBCN) | Vedação | O que confirmar |
|---|---|---|---|
| Caldeira e condensado | Ferro fundido até 160 °C (Figura 1); WCB ou CF8M até 260 °C (Figura 2), pela pressão × temperatura | Gaxeta com câmara de resfriamento acima de 105 °C, ou selo conforme o fabricante | NPSH perto da saturação; pressão de recalque |
| HVAC em circuito fechado tratado | Ferro fundido, WCB ou CF8M | Selo mecânico ou gaxeta, pela temperatura | Tratamento químico; pressão estática na sucção |
| Água quente sanitária (potável) | CF8M quando a especificação pede inox; demais conforme a especificação sanitária do projeto | Selo mecânico com materiais aceitos pelo projeto | Exigências sanitárias para materiais em contato com água potável |
| Aquecimento solar coletivo | Ferro fundido ou CF8M | Selo mecânico | Temperatura máxima do circuito; água ou mistura anticongelante em circuito indireto |
| Torre de resfriamento | Ferro fundido, WCB ou CF8M | Gaxeta S2/S3 ou selo mecânico | Sólidos, biocidas e cloretos da água de reposição |
7. Manutenção e problemas reais: incrustação, biofouling e Legionella
A incrustação e o crescimento de biofilme dependem da química, temperatura e operação; também podem ocorrer em água fria. Pela OMS, incrustação e corrosão estão entre os fatores de risco do biofilme: aumentam a superfície disponível, formam micronichos protegidos dos desinfetantes em circulação e elevam a concentração de nutrientes, como o ferro. Acompanhe o tratamento e a qualidade da água para interpretar perdas de desempenho ou falhas de vedação.
A rotina da bomba deve considerar os pontos abaixo e as instruções específicas do conjunto instalado.
- Nível e estado do óleo do mancal: a FBCN é lubrificada a óleo, com vareta de nível ou copo de reposição automática opcional (Tabela 1 do MTEC-03/00)
- Gaxeta: precisa de um gotejamento para se lubrificar; com líquido externo, o manual indica cerca de 1 L/min na selagem e 3 a 5 L/min na lavagem (Tabela 1)
- Câmara de resfriamento, quando houver: confira a vazão de água indicada para a temperatura de bombeamento — por exemplo, de 1,2 a 3,8 L/min a 140 °C e de 3,0 a 7,2 L/min a 250 °C, conforme o suporte — e o limite de 7 bar no líquido de resfriamento (Tabela 1)
- Selo mecânico: temperatura, pressão e fluido dentro dos limites do fabricante do selo; vazamento acima do previsto por ele indica revisão
- Vibração e temperatura de mancal: acompanhe a tendência em relação à linha de base da bomba nova
- Química da água: pH, dureza, condutividade e residual de tratamento, na frequência definida pelo fornecedor do tratamento
- Água quente sanitária: temperatura no retorno e no ponto mais distante conforme o plano de gestão de água do edifício
Ponto-chave
Antes do pedido, envie à engenharia de aplicação: temperatura de operação e máxima, vazão, altura, pressão estática do sistema, análise da água, tipo de vedação preferido e estratégia de controle. Com esses dados, a FB indica modelo, carcaça, vedação e, se necessário, câmara de resfriamento, e registra o escopo na proposta.
8. Como selecionar a bomba para água quente: 8 passos
A seleção de uma bomba para água quente segue 8 passos. Um dado que falte em qualquer um deles pode mudar o modelo, a carcaça ou a vedação indicados.
- Definir a vazão pelo balanço térmico Q = P / (ρ × cp × ΔT), com unidades coerentes; na caldeira, incluir o balanço de água e vapor do processo
- Calcular a altura manométrica total: estática + perdas distribuídas + perdas localizadas + pressão residual; em circuito fechado, praticamente só as perdas
- Determinar a temperatura de operação e a máxima: define o arranjo de vedação (Tabela 1) e a verificação de pressão × temperatura da carcaça e dos flanges (Figuras 1 a 4)
- Calcular NPSHa = (Pabs − Pv)/(ρ × g) + z − hf: pressões em Pa, z positivo quando o nível está acima da bomba e perdas em metros; conferir a margem de projeto sobre o NPSHr
- Analisar a química da água (pH, dureza, condutividade, residual de desinfetante, inibidores) para escolher carcaça e vedação
- Conferir a pressão de sucção: pressão estática e de enchimento do sistema dentro do limite de 10 bar da FBCN (Tabela 1)
- Definir a estratégia de controle e a redundância: vazão fixa ou variável com inversor; 1+1 ou N+1 conforme a criticidade
- Selecionar o modelo FBCN com o ponto de operação perto do BEP e dentro da faixa de 0,1–0,15 × a 1,1 × a vazão ótima (Tabela 1); acima de 135 m, avaliar a FBME (até 300 m e 140 °C)