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Guia de montagem de um aquário de água doce - Parte 2.4: Custos das bombas do aquário

As bombas são parte fundamentais do aquário. São as bombas do aquário que vão fazer a circulação da água de modo geral, seja no filtro, seja no próprio aquário. elas também vão ser responsáveis por considerável parte dos gastos com energia elétrica do aquário.

Existem dois tipos de bombas de aquário: as ditas bombas para aquário comuns (elétricas) e as ditas bombas para aquário eletrônicas.


A principal diferença entre uma bomba para aquário comum e uma bomba para aquário eletrônica é que a primeira possui um motor elétrico de corrente alternada e a segunda um motor elétrico de corrente contínua.


Se você quiser entender um pouco mais sobre corrente alternada e corrente contínua pode assistir o vídeo abaixo com algumas explicações sobre o tema:

Na prática as bombas eletrônicas são mais econômicas que as bombas de aquário comuns porque você consegue controlar a rotação da bomba de maneira muito mais simples e melhorando assim a eficiência da bomba e reduzindo o consumo de energia.


Como as bombas de aquário funcionam


As bombas de aquário, todas que vimos até hoje, são bombas do tipo centrífuga. Ela funciona utilizando a potência do motor elétrico para aspirar a água e transformar em energia potencial.


O vídeo abaixo mostra como esse tipo de bomba funciona:



Curiosidade: Toda bomba de aquário é composta da bomba propriamente dita e de um motor elétrico. A bomba de fato é apenas a parte que que movimenta a água, sendo o motor elétrico uma parte separada que fornece movimento para a bomba, mas o conjunto todo é comumente chamado de bomba.

A imagem abaixo explica as principais partes da bomba d’água sendo que a descarga também é chamada de recalque e o impulsor também é chamado de rotor.


Fonte: https://www.degraus.com.br/entenda-o-funcionamento-de-uma-bomba-centrifuga/
Curiosidade 2: Os rotores das bombas de aquário geralmente são do tipo aberto, o mais ineficiente que existe. Os rotores podem ser aberto, semiaberto ou fechado. A imagem abaixo mostra um pouco mais sobre cada tipo de rotor.
Font: https://slideplayer.com.br/slide/361490/

Para explicar maneira rápida e resumida como as bombas de aquário funcionam e porque isso influencia no bolso do aquarista vamos mostrar alguns conceitos.


É muito importante separar o que é bomba e o que é motor elétrico. O motor apenas fornece movimento para a bomba movimentar a água e esse movimento influencia nas características da bomba.


Toda bomba tem 4 variáveis que definem suas características que se inter-relacionam: vazão, rotação, eficiência e coluna d´água.


Essas 4 variáveis que definem a potência da bomba, ou seja, o quanto a bomba do seu aquário vai consumir de energia. A imagem abaixo mostra as curvas características de uma bomba industrial e vamos explicar como entender essa imagem.Todas as bombas de água, independentemente do tipo, possuem curvas características que se interpretam da mesma forma, mas com valores e formas diferentes.

A curva vermelha (assim como as curvas parecidas abaixo dela) indicam uma rotação específica da bomba. Assim, o n1 é uma rotação, n2 é uma rotação maior que n1, n3 é uma rotação maior que n2 e por aí vai.


A curva azul (assim como as outras curvas mais ou menos ovais semelhantes a ela) indicam a eficiência da bomba e está indicada pelo seu valor. O mais valor de eficiência dessa bomba é de 78% e o menor valor é de 40%. Perceba que quanto menor a vazão e maior a coluna d’água, menos eficiente é a bomba do aquário.


O eixo horizontal representa a vazão da bomba e o eixo vertical representa a altura máxima que a bomba consegue jogar (coluna d´água).


Sabendo esses fatores você sabe a potência que a bomba irá consumir. A fórmula de potência de uma bomba é:

Onde:

Q é a vazão da bomba;

H é a coluna d’água que a bomba vai jogar;

γ é o peso específico da água;

η é a eficiência da bomba;




Então, quanto maior a altura que a bomba joga e quanto maior a vazão da bomba, maior vai ser o consumo de energia. Quanto maior a rotação da bomba, maior a vazão e a coluna d´água.


Entender esse diagrama é mesmo um tanto complicado, mas é importante para explicar porque uma bomba eletrônica para aquário consome menos energia que uma bomba comum, mas joga água mais baixo.


Para ficar mais fácil de entender vamos dar 2 exemplos, um de uma bomba de aquário comum e outro de uma bomba de aquário eletrônica.


Exemplo de uma bomba comum de aquário


As bombas de aquário comum possuem um motor elétrico corrente alternada com uma rotação fixa. Vamos supor de 1500 RPM. Assim, o diagrama dessa bomba irá utilizar apenas a linha da sua rotação específica. A imagem abaixo mostra o caso onde está marcado em vermelho a rotação e em amarelo e verde alguns pontos que vamos comentar.

Todo mundo que já usou uma bomba de aquário, ou somente leu a embalagem, percebeu que a vazão da bomba diminui com a coluna d’água. Usando o exemplo acima, a região amarela mostra que em uma altura de 30 metros a vazão vai ser de 50m3/h enquanto uma altura de 26 metros, a marcação verde, a vazão será de 150m3/h.


É importante perceber que a eficiência da bomba muda ao longo de toda curva. Na marcação amarela a eficiência é de 57% e na marcação verde a eficiência é de 78%. A eficiência vai depender da condição de operação.


Fazendo as contas...


Na marcação amarela o consumo seria de mais ou menos 7,3kW enquanto no ponto verde seria de mais ou menos 13,8kW.


Não se assuste com esses valores altos de potência. Não achamos essas curvas características para bombas de aquário, então estamos usando as curvas de uma bomba industrial para explicar.


Exemplo de uma bomba eletrônica para aquário


Agora, vamos supor que aquela mesma bomba seja movida por um motor de corrente contínua. Agora a rotação é facilmente variável pelo seu controlador, então é possível utilizar os pontos de maior eficiência.

Lembrando de um detalhe importante: Quanto maior a rotação da bomba do aquário, maior o consumo de energia. As bombas eletrônicas trabalham minimizando ao máximo a rotação necessária para atingir a vazão e coluna d’água satisfatórios.

Vamos supor que o aquarista precise de uma vazão de 100m3/h e o motor da bomba é eletrônico. Ele pode variar a rotação da bomba, diminuindo assim o consumo de energia de maneira mais satisfatória.


A imagem abaixo deixa isso mais claro.

A linha amarela representa a vazão de 100 m3/h necessária. O motor pode usar na interseção com a curva vermelha que tem um consumo de 11,2kW, ou na interseção com a curva azul que tem consumo de 8,5 kW ou ainda pode usar na interseção com a curva verde que tem consumo de 7,7kW. A vazão se mantém constante, mas o que diminui é a coluna d’água máxima.


Essa diminuição da coluna d’água é o ponto mais importante que o aquarista tem que ficar atento quando for planejar a montagem do seu aquário de água doce.

Dependendo do modelo da bomba e da altura da coluna d´água necessária, mesmo uma de grande vazão e de boa marca pode ser inadequada.


Em filtros pressurizados como o canister da Aquários Sobrinho a menor coluna d’água das bombas eletrônicas não é um diferencial grande, mas no caso de quem usa sump vai ter uma perda maior de eficiência pela coluna d´’agua e gastar mais energia ou ter um custo de aquisição de uma bomba maior.


Em aquários altos e/ou com móveis altos um filtro pressurizado economiza energia elétrica consideravelmente em relação a um sump por essa diferença de altura! Os filtros pressurizados da Aquários Sobrinho podem utilizar bombas eletrônicas que ajudam o aquarista e economizar dinheiro!


Já falamos sobre essa questão de filtros e coluna d´’agua nos nossos textos sobre tipos de filtro que podem ser lidos nos links abaixo:

https://www.aquariossobrinho.com/artigos/filtrocanister

https://www.aquariossobrinho.com/artigos/_sump


As bombas eletrônicas não têm melhor resultado e menor consumo apenas por mudança na sua rotação. Hoje elas são fabricadas com processos mais precisos que garantem maior eficiência que as bombas comuns de modelos mais antigos.


O aquarista mais antigo já deve ter percebido que as bombas, mesmo as bombas para aquário comum, tiveram uma melhora no seu consumo de energia elétrica. Antigamente uma bomba de 4000l/h tinha na faixa de 80w a 100w de potência consumida, hoje a bomba da Mydor de 10000 l/h tem um consumo de 100w.


Quem tiver interesse em saber como as bombas funcionam e entender melhor essas coisas de altura de coluna d´água, rotação e vazão pode assistir o vídeo abaixo. Nós só quisemos mostrar porque uma bomba para aquário eletrônica consome menos que uma bomba para aquário comum.


Custos das bombas para aquário


Agora que explicamos por alto a parte técnica da diferença das bombas de aquário, vamos à parte financeira. Como não é possível calcular o consumo real da bomba sem um potenciômetro adequado, vamos calcular pelos valores nominais.


Vamos dar como exemplo duas bombas, uma comum e uma eletrônica de vazão máxima nominal de 3500l/h.


ATENÇÃO: Todos os valores ditos nesse texto são apenas ilustrativos e de forma nenhuma configuram como orçamento!


Uma bomba para aquário comum de uma marca comum chinesa sai na internet por volta de R$500,00, possuem uma potência máxima de 80W e 3,3 metros de coluna d'água.


Curiosidade: Antigamente essa mesma bomba tinha um consumo de 135W para a mesma altura máxima e vazão nominal.


Segue abaixo a curva dessa bomba de aquário comum. A curva da bomba em questão é a vermelha mais de cima

Uma bomba para aquário eletrônica da mesma marca com vazão máxima nominal de 3500 L/h e altura máxima de 3,5 metros sai por cerca de R$750,00.


O fabricante dessa bomba para aquário eletrônica com controlador não disponibiliza a curva em função da potência como a da bomba comum, mas disponibilizou os valores em função dos estágios de potência. Segue abaixo os valores fornecidos pelo fabricante e o gráfico que nós da Aquários Sobrinho plotamos.

Uma diferença característica dos motores de corrente alternada (da bomba de aquário comum) e dos motores de corrente contínua( bombas eletrônicas) é a forma da curva. No caso das bombas comuns a curva é tem formato de uma parábola enquanto a da bomba eletrônica é praticamente linear.


Agora vamos ao detalhes que passam despercebido pelas pessoas.


Vendo pelos valores da caixa a vazão máxima da bomba é igual e a bomba eletrônica tem 20cm a mais de altura máxima e com uma potência de menos da metade. Isso seria perfeito se a pessoa não comparasse os pontos de funcionamento.

Comparação 1 – Usando um sump


Considerando nesse caso que a saída do recalque do aquário tem 1,8 metros de altura (altura do móvel mais a altura do aquário) haverá uma considerável perda vazão. A imagem abaixo mostra os valores da vazão “real”( real entre aspas porque é o que diz na embalagem, na prática cansamos de ver que a história é outra bem diferente...) das duas bombas na saída do recalque.


Na bomba de aquário comum, a vazão “real”é de cerca de 2400l/h e vai consumir os 80w nominais.


Na bomba eletrônica para aquário a vazão “real” vai depender da potência. Na menor potência a vazão é zero, ou seja, não tem força pra jogar. Na potência de 15W vai jogar menos de 500l/h. Na potência de 20W vai jogar cerca de 900l/h.Na potência de 25W vai jogar cerca de 1200l/h. Pra finalizar, na potência de 30W vai jogar cerca de 1600l/h.


Para esse exemplo com 1,8 metros de coluna d´água, se o aquarista tá comprando uma bomba de 3500 l/h, a bomba eletrônica não vai entregar nem metade da vazão nominal!


Agora, se o aquarista tem um aquário que precisa de uma vazão “real” de ao menos 2400l/h vai ser necessário comprar uma bomba eletrônica maior.


Usando os dados de uma bomba eletrônica para aquário da mesma séria do modelo anterior, as curvas em função da potência são dadas pela imagem abaixo para uma bomba com vazão nominal máxima de 6000l/h. O risco preto representa a altura de 1,8 metros de coluna d´água.

Com esse gráfico, a vazão “real” da bomba eletrônica pode ser de cerca de 3200l/h usando 48W de potência ou de 3800l/h usando 60W de potência.


Essa bomba custa cerca de R$900,00 no mercado.


Fazendo as contas novamente....


A tabela abaixo mostra uma comparação das 3 bombas descritas e seu consumo de energia mensal e acumulado ao longo de 1, 2 e 3 anos. O valor do kWh foi de R$0,568, a média fornecida pela ANEEL para o ano de 2018.

Muito interessante esse resultado que mostra que o custo de curto prazo e até em 2 anos de instalação, a bomba comum é mais econômica que a bomba eletrônica de 6000l/h nominal. A bomba eletrônica de 3500l/h nominal não atendeu a necessidade de 2400l/h “real”.


Comparação 2 – Usando um canister da Aquários Sobrinho


Os canisters da Aquários Sobrinho podem utilizar uma grande variedade de bombas, sejam elas comum ou eletrônicas. Como já foi dito nesse texto, o canister tem uma vantagem muito grande, por ser pressurizado pela água do aquário, a coluna d´’agua é drasticamente reduzida.


Assista o vídeo abaixo de um dos nosso filtros canister para aquário ligado em um aquário está 2 andares acima na laje. A bomba que está funcionando no filtro é uma bomba de 2000l/h com uma coluna d´água máxima de 2 metros de coluna d´água. Se fosse um sump a água não chegaria nem na metade, mas como é um dos nossos canisters a própria pressão da água descendo empurra a água pra cima pelo princípio dos vasos comunicantes.

Essa características dos filtros pressurizados faz com que a bomba tenha uma resistência bem menor.


Usando as mesmas bombas para aquário do caso anterior e agora considerando uma altura de comparação de apenas 50cm considerando como perda de carga das mídias, a tabela abaixo apresenta os valores da vazão “real” e consumo.

Agora trocando apenas o tipo de filtro, de sump para um filtro pressurizado da Aquários Sobrinho, a economia das bombas eletrônicas compensou o custo de aquisição mais alto da bomba eletrônica.


No caso da bomba comum para aquário com vazão nominal de 3500l/h, com 0,5 metros de coluna dágua a vazão “real” reduz para 3350l/h, enquanto o consumo se mantém como no caso anterior.


A bomba eletrônica para aquário de 3500l/h nominal passou a jogar 2400l/h “real”com a potência de 20W e teve o menor custo total já no fim do primeiro ano. Muito importante notar que caso seja necessário, é possível aumentar a vazão usando as potência de 25W e 30W.


A bomba eletrônica de 6000l/h nominal passou a jogar 3200l/h “real” com apenas 25W e tendo um custo ligeiramente acima da bomba eletrônica menor. Caso seja necessário aumentar a vazão do filtro é possível utilizar as potências superires chegando até uma vazão “real” de cerca de 5600l/h.


Apenas trocando o tipo de filtro, de um sump para um pressurizado da Aquários Sobrinho, o aquartista pode ter, além da economia, uma melhor capacidade de circulação e filtragem. Utilizando o Sump, caso tenha necessidade de uma vazão de ao menos 5000l/h é necessário duas bombas, mais espaço e um custo final muito maior.


Bombas de aquário, eficiência e calor


Muita gente fica confusa com essa ideia de eficiência da bomba de aquário. Uma bomba eficiente é aquela que transforma parte da energia mecânica em movimento da água de maneira satisfatória.


A eficiência de uma bomba é dada por uma porcentagem como a gente mostrou nesse texto. Isso significa que aquela porcentagem de eficiência é a porcentagem de movimento que chega na bomba e é transformada em movimento da água.


Por exemplo, se uma bomba está funcionando com 75% de eficiência significa que 75% da energia mecânica que chega nela é transformada em movimento da água. Agora, e os outros 25%?


O que a bomba de aquário não transforma em movimento da água ela perde principalmente como calor e como vibração.


Toda bomba de aquário esquenta. O atrito entre as partes móveis, a resistência dos cabos elétricos, a qualidade do motor e outras coisas contribuem para reduzir a eficiência da bomba e aumentar o calor gerado.


Em aquários de água doce, o calor gerado pela bomba é até benéfico de certa forma. Como a maioria dos aquários é de água tropical e a temperatura da água fica na faixa de 26 a 32° (a média da temperatura do país), a bomba ajuda ligeiramente a manter a água aquecida.


Muitas vezes os aquários são grandes e o calor gerado é pequeno, logo é imperceptível na grande maioria dos casos, mas em alguns casos essa pequena ajuda pode causar problemas.


O maior problema que vemos é no caso dos aquários marinhos porque são muitas bombas num único aquário (recalque, skimmer, circulação, etc.), iluminação intensa por causa dos corais e a temperatura precisa ficar por volta de 26°C o que faz com que se precise comprar um chiller e/ou ele trabalhe mais.


Como não é o intuito dessa guia falar de um aquário marinho e já temos um guia sobre isso, segue abaixo o link do nosso guia de aquário marinho.

https://www.aquariossobrinho.com/guia-montagem-aquario-marinho


Voltando aos aquários de água doce...


Aquários em regiões quentes e com fauna de peixes de água fria como kinguios, mocinhas, dojôs e alguns tetras podem ter a temperatura da água acima do limite confortável dos peixes em dias quentes e causando assim sérios problemas devido ao estresse. As bombas de aquário ineficientes vão ajudar a manter a água bastante aquecida.


Veja aqui o nosso texto sobre o estresse dos peixes de aquário e entenda um pouco mais sobre esse assunto.

https://www.aquariossobrinho.com/artigos/estresse

Outra parte do que não é convertido em movimento da água pela bomba do aquário é convertida em vibração. Bombas que vibram muito fazem barulho demais!


Concluindo essa parte das bombas de aquário


O custo de aquisição e consumo de energia elétrica pelas bombas do aquário varia em função do modelo, fabricante e necessidade do aquarista.

As bombas comuns para aquário tem um custo de aquisição menor e vão ser mais viáveis onde for necessário uam coluna d´’agua maior como o caso de lagos de jardim e sumps, embora tenham um consumo maior de energia elétrica. Em regiões onde o custo de energia elétrica é menor, dificilmente uma bomba eletrônica vai ter um custo total menor no longo prazo.


As bombas eletrônicas para aquários tem um custo de aquisição maior, porém são mais viáveis quando a coluna d´’agua é pequena e quando o custo da energia elétrica é alto. Regiões com energia elétrica mais cara favorecem a escolha de uma bomba eletrônica.


As bombas para aquário costumam ter uma vida útil de 2 a 3 anos dependendo do fabricante e modelo. Algumas marcas de qualidade costumam durar mais de 4 anos sem que se note sinais de perde de potência, enquanto que marcas ruins perdem potência em poucos meses. É importante levar isso em conta.


Temos visto mais bombas eletrônicas darem problemas do que as comuns, mas isso tem mudado com a melhoria dos seus processos de fabricação.

Fique atento se sua bomba está esquentando demais ou muito barulho, é sinal que ela está desperdiçando muita energia elétrica.


Para quem quiser entender um pouco mais desse assunto de potência consumida tem esse texto de um blog (em inglês) onde o autor mediu a potência utilizada e construiu as curvas. Vale a pena das uma conferida porque mostra que uma marca conceituada de bomba de aquário na Europa tem uma vazão nominal de 6000l/h e uma vazão real medida de 4008 l/h!

http://www.danireef.com/2017/03/15/waveline-dc6000-review/

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