Bomba de jato

Uma bomba de jato move um fluido por meio de outro: um jato rápido de água, vapor ou ar sai de um bocal e arrasta consigo o fluido que o rodeia, sem êmbolo, roda nem válvula. A descrição mais antiga conhecida é a da trompa de água que Giambattista Della Porta viu em Roma a soprar fornos, impressa na sua Magia natural em 1589.

O que é

Uma bomba de jato move um fluido graças a outro fluido. Um jato rápido de água, vapor ou ar sai de um bocal, e o fluido à sua volta é apanhado e levado com ele. O aparelho não tem êmbolo, nem impulsor, nem válvula. Precisa apenas de um fornecimento de fluido motor, sob pressão ou a cair de alguma altura, e com ele pode elevar água, aspirar ar, misturar dois líquidos ou meter água numa caldeira.

A mesma ideia tem vários nomes. Um ejetor ou edutor, movido por um líquido ou por vapor, serve para aspirar ou misturar outro fluido. Um injetor usa um jato de vapor para empurrar água para dentro da própria caldeira que produz esse vapor. A trompa de água do laboratório, montada numa torneira, tira o ar de um balão. A trompa das forjas, ou fole de água, aproveita a queda da água para aspirar ar e soprar um lume.

Numa trompa de forja, a água de um canal cai por um tubo vertical com furos de ar perto do topo. A água que cai arrasta o ar até uma caixa de vento fechada; aí a água bate numa pedra e sai por baixo, enquanto o ar se junta em cima. Um tubo leva esse ar ao algaraviz, a boca por onde o vento entra no lume da forja. A trompa dava um vento regular sem foles, e foi usada nas ferrarias de Itália, de Espanha e de outros países mediterrânicos até ao século XIX.

Como funciona

Um tubo que se estreita num bocal faz o fluido motor acelerar, e quanto mais a sua velocidade sobe, mais a sua pressão desce. O jato sai do bocal para uma câmara com uma segunda abertura, a boca de aspiração. Aí a pressão à volta do jato é mais baixa do que no fluido de fora, pelo que esse fluido aflui ao jato.

O bocal cria um jato rápido, a garganta deixa-o arrastar o fluido aspirado e o cone que se alarga volta a transformar velocidade em pressão.

Depois do bocal, o jato e o fluido aspirado entram juntos numa garganta reta. O jato rápido abranda e o fluido lento acelera, até avançarem como uma só corrente. A mistura passa então para um difusor, um cone que se alarga devagar. À medida que a corrente abranda nele, a sua velocidade volta a ser pressão, e a mistura sai a uma pressão maior do que a que o fluido tinha na boca de aspiração. É assim que funciona o injetor a vapor de Giffard: o vapor condensa-se na água fria que aspira, e a mistura deixa o difusor a uma pressão um pouco acima da da caldeira, o que lhe permite entrar nela.

Numa trompa, o fluido motor é a água e o aspirado é o ar. No topo do tubo de queda a água passa por um estrangulamento, e logo abaixo abrem-se furos de ar para o exterior. A água que cai aspira ar por esses furos e leva-o para baixo em bolhas. Em baixo, a mistura entra na caixa de vento e bate numa pedra lisa. As bolhas sobem e o ar junta-se debaixo da tampa, enquanto a água sai por uma abertura que fica sempre abaixo da superfície do tanque exterior, para que por ali não escape ar. O ar da caixa empurra a água de dentro para baixo do nível de fora. A diferença entre esses dois níveis fixa a pressão do vento.

Uma bomba de poço moderna também usa um ejetor. Uma bomba centrífuga à superfície devolve parte da sua água a um bocal colocado no poço ou no corpo da bomba. O jato arrasta a água do poço, e a bomba envia o resto da água para a casa.

Como fazer

Soprando rente ao topo da palhinha vertical, a água sobe e sai em borrifo.

Duas palhinhas e um copo de água chegam para fazer uma bomba de jato do tipo pulverizador. Encha um copo de água limpa quase até à borda e ponha-o num tabuleiro ou por cima de um lava-loiça. Corte uma palhinha em duas com uma tesoura. Espete um pedaço na vertical na água, de modo que a ponta de cima fique um pouco acima da superfície. Segure a outra palhinha na horizontal, com a ponta encostada ao topo do pedaço vertical e em ângulo reto com ele, para que a sua abertura sopre de través sobre a abertura da palhinha vertical.

Sopre com força e de forma contínua pela palhinha horizontal. O ar tem de passar por cima da palhinha vertical, e não entrar nela. A água sobe pela palhinha vertical e sai por cima numa nuvem de gotinhas levadas pelo seu sopro. O ar rápido baixa a pressão por cima da palhinha vertical, o ar que pressiona a água do copo empurra-a para cima e o jato de ar desfá-la em gotas. Se nada acontecer, enterre mais a palhinha vertical para que fique menos de fora e aproxime as duas pontas.

Segurança: use só água limpa, nunca outro líquido, trabalhe sobre um tabuleiro ou um lava-loiça e limpe a água entornada para ninguém escorregar. Sopre pelas palhinhas, nunca aspire. Nunca aplique uma palhinha, uma trompa de água ou qualquer outro aparelho de sucção em nenhuma parte do corpo. Os ejetores industriais e os injetores a vapor trabalham com pressões elevadas, vapor e por vezes produtos químicos, e só pessoal com formação os deve manusear.

História e evolução

Em 1589, o erudito napolitano Giambattista Della Porta publicou em Nápoles a edição aumentada, em vinte livros, da sua Magia natural. O seu livro sobre o ar explica como o ar pode fazer o trabalho dos foles: a água deitada por um funil numa pequena câmara fechada expulsa o ar por um furo com força bastante para soprar fornos de latão e de ferro. Diz tê-lo visto em Roma. Os historiadores da metalurgia veem nisso a descrição mais antiga conhecida da trompa. O aparelho espalhou-se pelas forjas de Itália, de Espanha e de outros países mediterrânicos; as forjas catalãs eram conhecidas por ele, e o francês deu-lhe o nome de trompe, que os autores ingleses também usaram.

No fim do século XVIII a trompa ganhou uma teoria. Em 1797, o físico italiano Giovanni Battista Venturi publicou as suas experiências sobre o modo como um fluido em movimento arrasta o fluido que está ao seu lado, e a Encyclopaedia Britannica de 1801 atribuiu-lhe a primeira explicação exata do fole de água.

O engenheiro francês Henri Giffard, que construíra uma máquina a vapor leve para mover o dirigível em que voou em 1852 (ver dirigível), procurava um modo mais leve de alimentar uma caldeira com água do que as bombas a vapor do seu tempo. Em 1858 patenteou o seu injetor, no qual um jato de vapor da caldeira empurra água para dentro dessa mesma caldeira. Não tinha peças móveis, e os caminhos de ferro adotaram-no para alimentar as caldeiras das locomotivas.

Uma trompa de água em vidro numa torneira tira o ar de um balão, e o ar de fora empurra o líquido através do filtro.

Em 1865, Hermann Sprengel, um químico que trabalhava em Londres, descreveu uma bomba de ar em que um fio fino de mercúrio a cair leva o ar de um recipiente em pequenas bolsas entre as gotas. Em 1868, Robert Bunsen publicou uma montagem de filtração com um balão de parede grossa, uma bomba de água em vidro construída segundo o princípio de Sprengel, um manómetro e um frasco de segurança. A bomba passou a chamar-se bomba de Bunsen, nome que Sprengel contestou numa carta à Nature em 1881. A trompa de água em vidro na torneira tornou-se um equipamento corrente de laboratório para filtrar. As bombas de jato espalharam-se depois onde houvesse um fluido motor à mão e as peças móveis fossem um estorvo: os ejetores elevam a água dos poços juntamente com uma bomba centrífuga à superfície, e os edutores misturam e movem líquidos onde quer que haja água sob pressão.