A sistemática completa do processo de especificação de bombas é explicada, assim como são ressaltados os aspectos mais relevantes dessa atividade. Especial ênfase é dada aos aspectos que envolvem a seleção do tipo da bomba a ser aplicada para um determinado processo, por ser esta etapa uma das mais importantes na compra deste tipo de equipamento.
O processo de compra de uma bomba para uma determinada aplicação é composto das seguintes fases:
- Seleção do tipo de bomba;
- Seleção do modelo da bomba;
- Escolha dos materiais de construção;
- Determinação dos detalhes construtivos;
- Elaboração da Requisição de Material (RM), incluindo Folha de Dados (FD) e todas as especificações anexas;
- Preparo da lista de fornecedores e respectivas consultas (envio da RM e anexos);
- Análise de desenhos e documentos dos fabricantes (aprovação);
- Inspeções e testes finais de aceitação (na fábrica e/ou no campo).
Primeiramente é importante ter em mente que os seguintes dados devem estar disponíveis por ocasião do processo de seleção:
Características do sistema de tubulações
• Diâmetro e acessórios da tubulação de sucção;
• Diâmetro e acessórios da tubulação de descarga;
• Altura estática de sucção (Zs);
• Altura estática de descarga (Zd).
Características do processo
• Vazão e possível necessidade de mudanças na vazão (flexibilidade de vazão);
• Pressão do reservatório ou ponto de tomada de sucção (Ps);
• Pressão do reservatório ou ponto final de descarga (Pd).
Características do fluido bombeado na temperatura de bombeamento
• Viscosidade;
• Pressão de vapor;
• Densidade;
• pH;
• Presença de partículas sólidas em suspensão;
• Inflamável? tóxico?
• Características quanto à corrosão, etc.

Seleção do tipo de bomba
Infelizmente não existe um critério único e absoluto na definição do tipo de bomba que melhor atenda a uma determinada aplicação. Muito embora a velocidade específica (Ns) possa ser considerada como um dos critérios mais importantes, outros critérios, como por exemplo vazão, carga, tipo de fluido e flexibilidade operacional desejada, podem influir na decisão final.
Antes de analisarmos individualmente os diversos critérios vamos, em termos de ordem de grandeza, tentar fixar os limites operacionais dos diversos tipos de bombas.

Turbobombas (centrifugas e axiais) – Características gerais – Limites de aplicação – Normas de projeto de construção
Como não poderia deixar de ser, iniciaremos pela análise dos limites de aplicação das turbobombas. Esta prioridade deve-se ao fato de que este tipo de bomba e, particularmente as centrífugas, ocupa a maior parte do mercado. Esta preferência pelas turbobombas decorre fundamentalmente das seguintes qualidades:
- Podem ser acionadas diretamente por motor elétrico sem necessidade de modificadores de velocidade, sendo mesmo comum operarem a velocidades dos motores comerciais de 1.750 rpm e 3.550 rpm;
- Trabalham em regime permanente, o que é de fundamental importância em grande número de aplicações;
- Fornecem boa flexibilidade operacional, pois a vazão pode ser modificada por recirculação, fechamento parcial de válvula na tubulação de descarga ou, alternativamente, por mudança de rotação ou diâmetro externo do impelidor;
- Normalmente requerem menores cuidados de manutenção que as alternativas;
- Cobrem uma ampla faixa de vazão, indo desde vazões moderadas com as centrífugas até altas vazões com as axiais;
- O preço pode ser considerado favorável em correlação com as vazões obtidas.
Em adição às características gerais de aplicação, citamos, a seguir, de forma indicativa, as faixas de operação de alguns tipos mais usuais de bombas centrífugas:
Bombas horizontais, sucção axial, rotor em balanço
• Vazão até 1.000 m³/h;
• AMT até 200/220 m;
• Aplicações em serviços gerais, em indústrias de processos e outras. 
Bombas horizontais com carcaça partida axialmente, rotor de dupla sucção
• Vazão até 1.300/1.500 m³/h, com voluta simples e até 45.000 m³/h com voluta dupla;
• AMT até 130/150 m;
• Aplicações em abastecimento de água, recirculação de água de resfriamento. 
Bombas horizontais de múltiplos estágios
• Vazão até 600 m³/h;
• AMT até 1.000/1.200 m;
• Aplicações em alimentação de caldeiras, serviços de alta pressão.  
Bombas verticais de múltiplos estágios
• Vazão até 30.000 m³/h;
• AMT até 400 m;
• Aplicações em extração de água de poços profundos.   
Bombas verticais de simples estágio
• Aplicações em esgotamento de tanques abertos em indústrias de processos, condições de baixo NPSH disponível.    

Principais limites de aplicações das turbobombas
a) Para velocidades específicas menores que 500 (N em rpm, Q em gpm e H em ft) a eficiência das bombas centrífugas se torna muito pequena, havendo, nesta faixa, uma tendência para as bombas volumétricas. Na realidade, este resultado é coerente, por exemplo, com o campo da aplicação das bombas alternativas. Nestas bombas a aplicação usual é com baixas vazões e altas cargas, o que conduz a valores baixos de velocidade específica.
b) Outro limite é quanto à vazão. De um modo geral, como observado por THURLOW (1971), não se encontra no mercado bomba centrífuga industrial para vazões inferiores a 1 m³/h (4,5 gpm). Este fato pode ser corroborado pela apreciação da faixa de aplicação das principais bombas dos fabricantes tradicionais estabelecidos no Brasil. Entretanto, é interessante frisar que este valor é um limite de fabricação. Na realidade, para baixas vazões é necessária uma análise comparativa com as volumétricas, particularmente se menor que 45 m³/h (200 gpm), pois, neste campo, as alternativas possuem boa presença.
c) Quanto à carga, o limite máximo normalmente citado na literatura especializada (Pumping Manual, 1979; Warring, 1969; Hicks e Edward, 1971) para bombas centrifugas de simples estágio é da ordem de 75 m (250 ft) a 150 m (500 ft). Entretanto, isto não impede que os fabricantes ofereçam modelos de maior alcance como, por exemplo, algumas bombas que, segundo catálogo, poderiam atingir a 450 m e 500 m, respectivamente. No que concerne às bombas de múltiplos estágios, o limite. De acordo com LUDWIG (1960) é de 1.520 m (500 ft). Este valor, realmente, corresponde a um limite prático em termos de ordem de grandeza. Entretanto, também aqui podemos encontrar exceções como certas linhas de alguns fabricantes que, de acordo com o catálogo, poderiam atingir a 4.000 m.
d) Existe uma tendência marcante à diminuição da eficiência com o aumento da viscosidade. Naturalmente, isto acabaria implicando tomar a bomba centrífuga inadequada. O limite máximo de viscosidade aceitável para operação com turbobombas é função de análise comparativa com as opções existentes em determinada aplicação, o que torna difícil estabelecer um critério definitivo. Entretanto, uma pesquisa na literatura especializada (Stindt, 1971; Neerken, 1978) mostra que até 500 SSU (Segundos Saybolt Universal) não há problemas; de 500 SSU até 2.550 SSU, uma análise comparativa deve ser feita e quanto maior a viscosidade maior a tendência, neste aspecto, para as bombas volumétricas, aparecendo, finalmente, 10.000 SSU como limite de incompatibilidade para as bombas centrífugas.
e) A presença de ar ou gases no líquido bombeado reduz a capacidade de bombeamento. Em bombas centrífugas o limite é de 5% em volume (Hicks, 1971; Stindt, 1971), podendo atingir a 10% em volume (Hicks, 1971) no caso de bombas de fluxo misto ou axial.
f) Se o percentual de sólidos em volume ultrapassar a 3%, deve-se selecionar bomba de projeto especial com baixa rotação e utilizando revestimento interno ou ligas especiais.
g) Flexibilidade operacional é um aspecto que favorece o uso de turbobombas. Entretanto, em alguns casos desejamos justamente o oposto, ou seja, que a vazão não sofre influência do aumento da resistência do sistema quer por um estrangulamento na descarga, quer por valores reais de viscosidade superiores aos de projeto. Neste caso há uma forte tendência para as bombas volumétricas.
h) Outro valor limitante nas turbobombas é não serem auto-escorvantes. Desta forma, quando não estão afogadas exigem um custo adicional no sistema de escorva. A altura máxima permissível para bombas não afogadas, isto é, com altura estática de sucção negativa, e da ordem de 4,5 m (Hicks, 1971).

Bombas Rotativas – Características gerais e limites de aplicação
As bombas rotativas, de um modo geral, apresentam as seguintes características:
- Alto rendimento quando operam com fluidos viscosos;
- Altura máxima permissível na sucção superior às centrífugas, da ordem de 6,7 m (Hicks, 1971);
- Vazão praticamente constante; na realidade há ligeira queda de vazão bombeada com o aumento da pressão de descarga em função, principalmente, do aumento das perdas por fuga da região pressurizada para a região de sucção;
- O acionamento pode ser feito diretamente por motor elétrico sem necessidade de sistemas do tipo biela-manivela; a necessidade ou não de redutores de velocidade é uma função do tipo de bomba e da aplicação;
- Como são bombas volumétricas, exige válvula de alívio na descarga;
- A rotação adequada varia em função da viscosidade do produto bombeado; segundo HICKS (1971) apresenta a seguinte tabela de correlação entre rotação e viscosidade:



a) Campo de aplicação e limitações das bombas de engrenagem
As bombas de engrenagem constituem o tipo mais usado de bombas volumétricas. Seu principal campo de aplicação é no bombeamento de produtos viscosos, como por exemplo, em bases de transferência e estocagem de produtos de petróleo e em sistemas de lubrificação de grandes máquinas. Sua faixa de aplicação compreende:
I. Vazões usuais até 148 m³/h (650 gpm)/250 m³/h (900 gpm); entretanto, certas linhas de bombas de engrenagem atingem, de acordo com o catálogo, até 1.100 m³/h (4.840 gpm);
II. Em termos de pressão, o limite usual é da ordem de 350 psig/400 psig, embora maiores limites sejam eventualmente mencionados na literatura especializada;
III. Em termos de viscosidade ela é capaz de operar com fluidos até 5.000.000 SSU (Stindt, 1971).
IV. Rotações máximas da ordem de 1.200/1.800 rpm;
V. Eficiências da ordem de 80 a 95%.

b) Campo de aplicação e limitações das bombas de parafusos
As bombas de parafuso, da mesma forma que as bombas de engrenagem, são bastante utilizadas na operaçtaçõe são com fluidos viscosos. Entretanto, como podem operar em maiores rotações, atingem maiores vazões, sendo mesmo passíveis de aplicação em oleodutos. Sua faixa de operação compreende:
I. Vazões desde 23 m³/h (100 gpm) até 910 m3/h (4.000 gpm);
II. Limite de pressão da ordem de 3.000 psi (Stindt, 1971);
III. Rotações da ordem de 3.500 rpm (Glickman, 1971);
IV. Operação com fluidos de viscosidade de até 100.000.000 SSU (Stindt, 1971).

c) Campo de aplicação e limitações das bombas de palhetas
Este tipo de bomba, tendo em vista seu princípio de funcionamento é muito simples de desgaste de palheta, não sendo recomendável para fluidos de pouco valor lubrificante. Seu campo de aplicação compreende:
I. Vazões até 86 m³/h (375 gpm) segundo STINDT (1971);
II. Diferença de pressão usual de até 50 psi (Stindt, 1971), podendo atingir pressões de descarga de até 2.500 psi (Karassik, 1960);
III. Limite de viscosidade da ordem de 100.000 SSU (Stindt, 1971);
IV. Rotação máxima da ordem de 1.200 rpm, operando com fluidos de viscosidade de até 500 SSU (Stindt, 1971);
V. Eficiência volumétrica normalmente superior a 90% (Pearsall, 1972).

Bombas Regenerativas – Campo de aplicação e limitações
Estas bombas constituem um tipo especial de bombas dinâmicas. Na realidade poderíamos dizer que é similar a uma bomba de múltiplos estágios com a diferença que os seus estágios são constituídos na periferia do impelidor. Elas são particularmente aplicáveis para líquidos de baixa viscosidade e na faixa de baixas vazões e altas pressões. Seu campo de aplicação, de acordo com KARASSIK (1960) compreende:
I. Vazões usuais de até 23 m³/h (100gpm), podendo chegar a 45 m³/h (200 gpm) em projetos especiais;
II. Cargas de até 183 m (600 ft), podendo chegar a 457 m (1.500 ft) em projetos especiais;
III. A eficiência é, em geral, menor que as bombas centrífugas e cai significativamente se a viscosidade excede 400 SSU.

Bombas Alternativas – Campo de aplicação e limitações
Estas bombas alternativas apresentam de um modo geral, as seguintes características:
I. Baixa vazão e alta pressão;
II. Vazão pulsátil;
III. Vazão média independente das características do sistema;
IV. Rotação permissível é função da viscosidade;
V. Necessidade de válvula de alívio na linha de descarga; esta válvula deve estar junto à bomba e antes de qualquer outra válvula; o HydraulicInstitute (1975) recomenda a fixação dos seguintes valores para a pressão de alívio:



VI. Embora superiores às bombas centrífugas quanto à influência da presença de ar, não podem ser consideradas como auto-escorvantes em qualquer aplicação; esta característica, segundo HydraulicInstitute (1975), depende da relação volume morto x volume deslocado. Segundo HICKS (1971) sugere para bombas não afogadas, isto é, com altura estática de sucção negativa, a altura máxima permissível, na sucção, de 6,7 m.

Bombas de Diafragma – Área de aplicação
Uma das aplicações deste tipo de bomba ocorre quando desejamos evitar vazamento ou contaminação do fluido bombeado. De acordo com GLICKMAN (1971), as bombas, com diafragma movido diretamente por dispositivo mecânico, não são aplicáveis para pressões superiores a 125 psig, enquanto que naquelas em que o diafragma é movido através de um fluido motor, a pressão máxima de trabalho depende do material do diafragma. Assim sendo, diafragmas metálicos resistem até 45.000 psi; diafragmas plásticos como os de Teflon até 1.500 psi e 280ºF, enquanto que os de elastômeros são limitados à pressão de 750 psi e temperatura de 212ºF. Do ponto de vista de vazão, STINDT (1971) limita os modelos usuais em até 10 gpm, podendo atingir maiores vazões do tipo duplex. 

Bombas de Êmbolo – Área de aplicação
De acordo com STINDT (1971), estes são os limites de aplicação das bombas de êmbolo:
I. Vazões usuais até 4 m³/h (18 gpm), podendo em tamanhos maiores chegar a 136 m³/h (600 gpm);
II. Pressões máximas da ordem de 7.500/10.000 psi

Bombas de Pistão – Área de aplicação
Ainda de acordo com STINDT (1971), temos:
I. Vazão máxima da ordem de 136 m³/h (600 gpm);
II. Pressão máxima da ordem de 750 psig.

Critérios de seleção do tipo de bomba
Baseados nas características diversos tipos, passemos à seleção do tipo de bomba adequado a uma determinada aplicação.
Conforme mencionado anteriormente, não existe um critério único que conduza claramente ao tipo de bomba. Na verdade, deveremos analisar os diversos parâmetros ou critérios de seleção e escolher aquele tipo que melhor atenda aos requisitos mais importantes do sistema em consideração. Dentro deste raciocínio, vamos iniciar nossa análise pela velocidade específica.

Velocidade Específica (Ns)
Conhecido o valor da vazão e as características do sistema podemos calcular o valor da altura manométrica H. De posse de Q e H estima-se um valor apropriado para N e calcula-se a velocidade específica (Ns). Para valores de Ns calculados com Q em gpm, N em rpm e H em pés, temos:



Ponto de Operação (Q e H)
Na análise dos campos de aplicação dos vários tipos de bombas já exploramos este critério. Entretanto, cabem aqui as seguintes informações adicionais:
a) Segundo HICKS (1971) sugere o seguinte quadro aproximado de aplicação, onde aparecem dados de vazão x carga:



Neste quadro cabem as seguintes considerações:
- o limite de carga para bombas centrífugas em múltiplo estágio, pode ser estipulado na maioria dos casos em 1.520 m (5.000 ft) ou, para projetos especiais, em até 4.000 m;
- no caso de bombas de fluxo misto e axial, LUDWIG (1960) sugere os seguintes limites, não necessariamente no mesmo ponto:



b) No que concerne às bombas horizontais de múltiplo estágio, o limite máximo de pressão para carcaça partida na axial é da ordem de 1.600/2.000 psi. Entretanto, a norma API-610 exige carcaça partida radialmente nos seguintes casos:
- Temperatura de bombeamento superior a 401ºF;
- Líquidos tóxicos ou inflamáveis de densidade inferior a 0,7;
- Pressões maiores que 1.000 psi para líquidos tóxicos ou inflamáveis.

Características quanto à vazão
- Turbobombas operam em regime permanentes sendo por isto as preferidas em operações de processamento nas indústrias de petróleo e petroquímica. Sua vazão pode ser alterada mediante mudança na curva do sistema, como por exemplo, mediante fechamento parcial de válvula na descarga;
- Rotativas operam em regime praticamente permanente e sua vazão praticamente não depende de mudanças na curva do sistema;
- Alternativas operam com vazão pulsátil. Entretanto, sua vazão média praticamente não depende da curva do sistema.

Características do líquido
- Até 500 SSU é compatível com as turbobombas. Acima deste valor é necessária uma análise comparativa e quanto maior a viscosidade maior a tendência para as bombas volumétricas;
- Líquidos com sólidos em suspensão ou substâncias pastosas operando com bombas centrífugas, normalmente exigem rotores abertos;
- As centrífugas são limitadas a aplicações com no máximo 5% de gás em volume, enquanto que as axiais podem chegar a 10%.

Características do sistema
Algumas características do sistema podem levar à utilização de determinado tipo de bomba. São exemplos disto às limitações de espaço ou restrições quanto à sucção, favorecendo o uso de bombas verticais.

Doutor em Engenharia de Materiais (Filtração/Particulados), Mestre em Polímeros (Não tecidos), Engenheiro Químico, Especialista em Gestão Ambiental. Professor na PUCRS / Equipamentos de Utilidades Industriais - Engenharia Química.  Tel.: (51) 9972-6534 Email.: luciano.ceron@pucrs.br

Referências bibliográfica:
GLICKMAN, M. Positive Displacement Pumps, Chemical Engineering, 1971.
HICKS, T. G. e EDWARS, T. H. Pump Application Engineering, McGraw Hill Book Company, 1971.
Hydraulic Institute Standards, 13 ed., 1975, 1230 Keith Building, Cleveland, Ohio 44115, USA.
KARASSIK, I. e CARTER, R. Centrifugal Pumps, McGraw Hill Book Company, 1960.
LUDWIG, E. E. Pumping of Fluids, Chemical Engineering, 1960.
NEERKEN, R. F. Selecting the Right Pump, Chemical Engineering, 1978.
PEARSALL, I. S. Cavitation, London, Mills & Boon Limited, 1972.
Pumping Manual, Trade & Technical Press Ltd., 5 ed., Morden, Surrey, England.
STINDT, W. H. Pump Selection, Chemical Engineering, 1971.
THURLOW III, C. Centrifugal Pumps, Chemical Engineering, 1971.
WARRING, R. W. Pumps Selection Systems and Applications, Trade & Technical Press Ltd., 1969, Morden, Surrey, England.