Bomba de pistão

Uma bomba de pistão desloca a água com um êmbolo que desliza dentro de um cilindro, entre duas válvulas que só a deixam passar num sentido. A bomba premente é atribuída a Ctesíbio de Alexandria, no século III a.C.; a bomba aspirante, que puxa a água de baixo, espalhou-se pela Europa no fim da Idade Média e acabou nos poços das aldeias de todo o mundo.

O que é

Uma bomba de pistão desloca a água com um êmbolo que sobe e desce dentro de um tubo, entre duas válvulas que só abrem num sentido. Há mais de dois mil anos que estas bombas esgotam minas, alimentam fontes, apagam incêndios e tiram água dos poços.

A bomba aspirante, também chamada elevatória, fica acima da água e fá-la subir por um tubo. A bomba premente fica dentro de água, ou abaixo da saída, e empurra a água para fora sob pressão. A prancha mostra uma bomba aspirante do século XIX sobre um poço de aldeia tapado.

Como funciona

Na subida, a água por cima mantém a aba fechada; na descida, a aba levanta-se e a água atravessa o êmbolo.

No fundo do cilindro fica a válvula de pé, uma aba de couro ou de borracha que se levanta para deixar entrar a água e volta a cair sobre o assento. O êmbolo leva uma segunda aba por cima de furos que o atravessam, e um copo de couro à volta da borda. O copo abre para cima, de modo que a água que tem por cima o aperta contra a parede.

Quando a alavanca sobe o êmbolo, a válvula dele fica fechada e a água por cima sobe até à bica. Por baixo do êmbolo a pressão desce, e o ar que pesa sobre a superfície do poço empurra a água pelo tubo de aspiração e através da válvula de pé. Na descida, a válvula de pé fecha, a do êmbolo abre e o êmbolo atravessa a água.

Do lado da aspiração, quem trabalha é a atmosfera, e a sua força tem um limite. Ao nível do mar, o peso do ar equilibra uma coluna de água de cerca de 10,3 metros, ou 76 centímetros de mercúrio. Fugas, atrito e água que ferve a baixa pressão limitam uma bomba manual a cerca de 7 metros, menos na montanha.

Uma bomba premente expulsa a água por uma válvula de descarga, tão alto quanto o esforço e os tubos permitirem. As bombas manuais de poço profundo descem o cilindro abaixo do nível da água e movem o êmbolo com uma haste comprida, e a aspiração deixa de impor o limite. Dois cilindros alternados, ou um êmbolo de duplo efeito que empurra nos dois cursos, regularizam o caudal, e uma câmara de ar na saída, onde o ar preso se comprime e se expande, transforma os golpes num jato contínuo.

Como construir

Com tubo de plástico faz-se uma pequena bomba aspirante para um poço pouco fundo ou um depósito de chuva. A água tem de ficar a menos de uns 6 metros abaixo do cilindro, de preferência a 3 ou 4.

Cilindro. Fixe na vertical 60 a 80 cm de tubo de PVC liso com cerca de 50 mm de diâmetro, com um tê perto do topo a servir de bica. Um tubo mais fino desce da base até à água. Todas as ligações abaixo do êmbolo têm de ser estanques ao ar.

Válvula de pé. Feche o fundo do cilindro com um tampão com um furo de cerca de 2 cm. Por cima, ponha um disco de couro ou de câmara de ar, aparafusado por uma borda que faz de dobradiça e com uma anilha como peso.

Êmbolo. Corte um tampão de madeira dura ou de plástico um pouco mais pequeno do que o diâmetro interior, fure-o de lado a lado e tape os furos com uma aba igual. Por baixo, prenda um copo de couro grosso ou de borracha com a borda virada para cima e o centro recortado, para os furos ficarem livres. Molhe o couro antes de o montar. Uma haste liga o êmbolo a uma alavanca com cerca de um metro, articulada num poste.

Ferrar e manter. Deite um copo de água limpa no cilindro para molhar o couro e vedar as válvulas, e comece a bombear. Se a bomba se esvaziar durante a noite, verifique primeiro a válvula de pé.

Segurança. Nunca deixe um poço aberto: tape-o com uma laje ou uma tampa que aguente um adulto e mantenha as crianças afastadas. Nunca desça a um poço, onde o ar pode ter pouco oxigénio. Mantenha os dedos longe da articulação. Vede a passagem do tubo, incline o chão para fora e afaste latrinas e animais. Ferre apenas com água potável, porque ela vai parar ao poço. O couro, a câmara de ar e o plástico comum não são feitos para água de consumo: use esta bomba para rega ou lavagens, ou construa-a toda com peças certificadas para água potável. Não beba água de um poço antes de uma análise a dar como segura; ferver mata os micróbios, mas não elimina os químicos.

História e evolução

A bomba de Ctesíbio tal como Vitrúvio a descreve: dois cilindros de bronze que trabalham alternadamente e alimentam um único tubo vertical.

A bomba premente é atribuída a Ctesíbio, engenheiro em Alexandria por volta de 270 a.C. Vitrúvio descreveu os seus cilindros de bronze e as válvulas por volta de 25 a.C. Um inventário de Richard Stein de 2007 conta treze bombas romanas de metal, quase todas de bronze, e dezoito de madeira de carvalho, a maioria achadas em poços; a de Silchester está no museu de Reading.

Por volta de 1206, al-Jazari descreveu uma bomba movida por uma roda hidráulica, com dois êmbolos opostos e verdadeiros tubos de aspiração. As bombas aspirantes chegaram às minas europeias no fim da Idade Média. Em 1556, Georgius Agricola descreveu conjuntos de três bombas sobrepostas, cada uma com uns sete metros de tubo, que subiam a água de tanque em tanque.

Em 1638, Galileu relatou que nenhuma bomba aspirante conseguia elevar a água mais de dezoito braças florentinas, cerca de 10,5 metros, e julgou que a coluna se partia com o próprio peso. O seu discípulo Torricelli encontrou a causa em 1644 (alguns relatos dizem 1643): num tubo de vidro, o mercúrio fica a cerca de 76 cm, sustentado pelo peso do ar. Em 1648, a pedido de Pascal, o cunhado dele levou o tubo ao cimo do Puy de Dôme, onde o mercúrio ficou cerca de 8,5 cm mais abaixo.

Uma bomba de incêndio do tipo de Newsham: duas bombas movidas por braços compridos e uma câmara de ar que mantém o jato regular.

Em Londres, Richard Newsham patenteou em 1721 uma bomba de incêndio cujas duas bombas alimentavam uma câmara de ar, o que dava um jato contínuo. Para as minas, Thomas Newcomen tinha construído já em 1712, perto de Dudley, a sua primeira máquina a vapor, que movia as bombas. Na Índia, um levantamento da UNICEF mostrou em 1974 que três em cada quatro poços abertos nos sete anos anteriores não davam água. A UNICEF, o governo e a empresa Richardson and Cruddas criaram então a India Mark II, com o cilindro dentro do furo, capaz de tirar água de 50 metros. Há milhões em uso, e é exportada para mais de 40 países.