Bomba de tornillo excéntrico
¿Qué es una bomba de tornillo excéntrico?
Una bomba de tornillo excéntrico es una bomba de desplazamiento rotativo. Esta bomba tiene otros nombres como bomba de cavidad progresiva y bomba de cavidad. Este tipo de bomba funciona moviendo el fluido haciéndolo progresar a través de la bomba en una secuencia de cavidades de forma fija, pequeñas y discretas, mientras su rotor gira. Esto hace que el caudal de la bomba de tornillo excéntrico sea proporcional a la velocidad de rotación del rotor. Las cavidades discretas se estrechan hacia los extremos y se solapan. Las cavidades son tales que cuando una termina otra aumenta. Las bombas de tornillo excéntrico se utilizan en varias aplicaciones, como la dosificación de fluidos y el transporte de materiales viscosos y sensibles al cizallamiento. Las bombas de tornillo excéntrico permiten un flujo de fluido con pulsaciones nulas o escasas.
Figura: Bomba de tornillo excéntrico.
Componentes de la bomba de tornillo excéntrico
Una bomba de tornillo excéntrico tiene varias piezas que trabajan juntas para mejorar el flujo del fluido que se bombea. Entre las piezas principales de esta bomba se encuentran el rotor, el estator, las juntas, el eje de transmisión, los cojinetes, el motor principal y el acoplamiento, entre otros.
Figura: Componentes de una bomba de tornillo excéntrico.
Rotor
El diseño principal de una bomba de tornillo excéntrico consiste en un rotor y un estator. El rotor está hecho de un material resistente, como acero de alta resistencia a la tracción. En el rotor se mecanizan tornillos helicoidales. El rotor se coloca en un estator de caucho.
Estator
En este caso, el rotor se fija mediante brazos articulados que le permiten rodar en el estator. El movimiento se refuerza con cojinetes.
Articulaciones
La junta se utiliza en la bomba de tornillo excéntrico para soportar las fuerzas creadas debido al par y la fuerza axial entre el rotor y el motor principal.
Cuerpo de la bomba y bridas
La parte por donde se bombea el fluido es el cuerpo de la bomba. En el cuerpo de la bomba, la brida de aspiración está fija y el fluido entra en la bomba a través de esta brida de aspiración.
Sensor de funcionamiento en seco
Se trata de un sensor utilizado para proteger los estatores del funcionamiento en seco mediante el uso de un sensor de temperatura cuando la temperatura del estator supera la temperatura programada. Esto ayuda a detener el motor primario, salvando así la bomba de daños.
Sensor de producto
Se trata de un sensor utilizado en bombas de tornillo excéntrico para que la bomba pueda encenderse cuando se coloca un medio en la entrada o en la tolva.
Chaquetas calefactoras
Las camisas calefactoras se colocan en el estator y también para las bombas de tornillo excéntrico de tolva en la tolva para ayudar a proteger los materiales de la solidificación.
Presostato
Se trata de un interruptor que ayuda a controlar la presión de la bomba en la entrada.
Válvula limitadora de presión
Es una válvula que se coloca en la bomba o en las tuberías para evitar que se acumule un exceso de presión que pueda dañar el sistema de tuberías o la bomba.
¿Cómo funciona una bomba de tornillo excéntrico?
Las bombas de tornillo excéntrico funcionan con un motor eléctrico o un motor de combustión interna como motor principal. Las bombas helicoidales excéntricas tienen un rotor que gira en un estator de caucho. El rotor tiene el aspecto de un sacacorchos alargado y gira en un estator de caucho hecho de dobles hélices internas. Los fabricantes de bombas de tornillo excéntrico hacen que la hélice del estator sea dos veces mayor que la del rotor. La diferencia de paso ayuda a formar cavidades selladas entre el estator y el rotor. Estas cavidades se hacen fluir axialmente a lo largo del estator cuando el rotor gira provocando el flujo axial suave del fluido. El fluido es forzado a fluir a través de la bomba hasta que sale por el puerto de descarga.
Figura: Funcionamiento de una bomba de tornillo excéntrico.
Tipos de bombas de tornillo excéntrico
Existen varios modelos de bomba helicoidal excéntrica. Estos modelos se diseñan en función de las funciones y la orientación de la bomba. Algunos de los tipos de bombas de tornillo excéntrico son los siguientes.
Bomba de tornillo excéntrico de tolva
Se trata de una bomba de tornillo excéntrico que lleva una tolva incorporada. Este tipo de bomba de tornillo excéntrico ayuda a retener el material que se va a bombear. Esta bomba de tornillo excéntrico se utiliza para bombear líquidos viscosos, materiales grandes que deben cortarse en trozos más pequeños, sólidos que se plastifican y materiales que contienen altos niveles de materia seca.
Figura: Bomba de tornillo excéntrico de tolva.
Bomba de tornillo excéntrico alimentaria
Se trata de una bomba helicoidal excéntrica destinada principalmente al bombeo de alimentos. Como su nombre indica y teniendo en cuenta que esta bomba funcionará con alimentos, los fabricantes de bombas de tornillo excéntrico la diseñan teniendo muy en cuenta la mejora de la higiene de los alimentos que se bombean. Esta bomba está diseñada de forma que sea fácil de limpiar. Algunos de los modelos de bombas helicoidales excéntricas también tienen carros montados en ellas para mejorar la reubicación entre procesos.
Figura: Bomba de tornillo excéntrico alimentaria con carro.
Bomba de tornillo excéntrico horizontal
Una bomba de tornillo excéntrico horizontal es una bomba cuyo eje de transmisión está alineado horizontalmente. Este tipo de bomba es fácil de instalar y de mantener, ya que sus piezas internas son fácilmente accesibles. Sin embargo, este tipo de bomba suele ocupar mucho espacio de instalación. Además, este tipo de bomba tiene una capacidad limitada en cuanto a su altura neta positiva de aspiración (NPSH). Este tipo de bomba de tornillo excéntrico funciona según el mismo principio de utilizar rotores y estatores para crear cavidades de fluido, al igual que otras bombas de tornillo excéntrico.
Figura: Bomba de tornillo excéntrico horizontal
Bomba de tornillo excéntrico vertical
Se trata de bombas helicoidales excéntricas instaladas en sentido vertical. Estas bombas se adaptan bien cuando el espacio de instalación es limitado en comparación con su homóloga horizontal. Los fabricantes de bombas helicoidales excéntricas las fabrican con una longitud de inmersión personalizable. Esto ayuda al usuario final a instalar la bomba sin los problemas de una longitud de inmersión insuficiente. Estas bombas se han utilizado en aplicaciones como el bombeo de aguas residuales a la depuradora principal. Estas bombas se fabrican en diseños cortos y largos, lo que permite una amplia gama de aplicaciones. La versión corta de esta bomba de tornillo excéntrico tiene la placa de montaje como soporte cuando se instala, mientras que la versión larga tiene la guía y el soporte para reducir las oscilaciones y vibraciones cuando se utiliza para aplicaciones de inmersión profunda. Ambas versiones tienen configuraciones de acoplamiento corto y acero inoxidable para protegerlas contra la corrosión de piezas como la carcasa del estator.
Figura: Bomba de tornillo excéntrico vertical.
Bomba de tornillo excéntrico
Esta bomba se utiliza para triturar y cortar partículas sólidas en el fluido que se bombea. Esta bomba de tornillo excéntrico tiene un cortador de acero inoxidable endurecido. Este cortador se encarga de cortar las partículas sólidas. Esto ayuda a la bomba a bombear eficazmente el fluido a través de tuberías de pequeño diámetro a gran altura o largas distancias sin dificultades cuando el medio tiene grandes componentes sólidos. Este tipo de bomba helicoidal excéntrica está fabricada de forma que pueda alcanzar una gran altura de aspiración, lo que la hace adecuada para aplicaciones difíciles como aquéllas en las que el medio a bombear tiene componentes sólidos y fluidos muy viscosos. Una vez que los sólidos se trituran en trozos más pequeños, se transfieren a través de las tuberías sin causar fallos ni obstrucciones en la bomba.
Figura: Bomba de tornillo excéntrico macerador.
Bomba de tornillo excéntrico multifásica
Esta es una bomba de tornillo excéntrico diseñada para manejar medios en fases sólida, líquida y vapor. Se trata de una bomba muy importante en aplicaciones con medios mezclados en las tres fases. Los sólidos pueden provocar abrasión, mientras que el vapor puede provocar sobrecalentamiento, lo que puede reducir la vida útil de la bomba. Sin embargo, los fabricantes de bombas de tornillo excéntrico multifásicas fabrican estas bombas con características que garantizan la resistencia suficiente para manejar fluidos con las tres fases. Esto se ve a menudo en aplicaciones de petróleo crudo en las que éste se mezcla con arena, gas y agua. Convencionalmente, se requiere que el gas se elimine del crudo. Sin embargo, con el uso de una bomba de tornillo excéntrico multifásica, esto no es un problema, ya que la bomba trabajará en las tres fases del medio. Debido a la capacidad de esta bomba para trabajar en medios multifásicos, su diseño y coste tienden a ser más elevados en relación con otras bombas helicoidales excéntricas.
Figura: bomba de tornillo excéntrico multifásica.
¿Cuándo utilizar una bomba de tornillo excéntrico?
- Al bombear fluidos viscosos. Una bomba de tornillo excéntrico es una buena opción para bombear fluidos muy viscosos en comparación con otras bombas, como las centrífugas. Cuando se utilizan bombas centrífugas para bombear este tipo de fluidos muy viscosos, se vuelven ineficaces. Como tal, el caudal de fluido se vuelve muy bajo y después de un tiempo, puede detenerse y también resulta en un mayor consumo de energía siendo así antieconómico. Por otro lado, cuando se utiliza una bomba de tornillo excéntrico para bombear fluidos viscosos, se vuelve mecánicamente eficiente y reduce la potencia requerida, así como el aumento del caudal. Una bomba de tornillo excéntrico, a pesar del nivel de viscosidad, tendrá un caudal continuo. Además, en términos de viscosidad variable, una bomba de tornillo excéntrico sería muy adecuada, ya que puede proporcionar un caudal constante independientemente de la viscosidad del fluido.
- Cuando se necesita caudal variable. La bomba de tornillo excéntrico es capaz de proporcionar un caudal de fluido variable, ya que es fácil regular el caudal de fluido según las necesidades del usuario. El caudal puede regularse variando la velocidad de la bomba a través de la caja de engranajes. La velocidad de la bomba es proporcional al caudal.
- Cuando hay que separar fluidos. Una bomba helicoidal excéntrica es una buena opción cuando hay que separar fluidos. Por ejemplo, suponiendo que alguien quiera una bomba para trasvasar agua y aceite en un determinado dispositivo separador. Para facilitar el proceso de separación, las gotas de agua deben ser más pequeñas que las de aceite. Si estos fluidos se bombean con otras bombas, como las centrífugas, el aceite se mezcla y las gotas de aceite se vuelven muy pequeñas, lo que interfiere en el proceso de separación. Si la bomba utilizada es una bomba de tornillo excéntrico, será más fácil porque esta bomba no emulsiona ni mezcla las gotas de aceite.
- Condiciones de aspiración. Las bombas helicoidales excéntricas necesitan un par bajo para aspirar el fluido, ya que su velocidad de bombeo es baja. Estas bombas también pueden llenar aunque la presión de aspiración sea muy baja. Las bombas centrífugas no pueden funcionar en condiciones de baja presión y también funcionan a una velocidad muy alta, lo que significa que su par sería bajo.
- Utilizadas en medición y dosificación. Estas bombas transfieren fluidos a baja pulsación, por lo que son adecuadas para la dosificación.
- Cuando se necesita precisión de caudal. Una bomba de tornillo excéntrico puede proporcionar un caudal preciso en cada revolución, ya que cada revolución genera un volumen específico de fluido.
- Para manejar fluidos abrasivos. Las bombas de tornillo excéntrico tienen una velocidad interna baja en relación con las bombas centrífugas. Cuando el fluido tiene algunas partículas sólidas en otras bombas fabricadas con materiales metálicos puede causar fácilmente desgaste o daños en las piezas debido a la baja tolerancia y a las altas rpm.
Aplicaciones de la bomba de tornillo excéntrico
- Las bombas de tornillo excéntrico se utilizan en el bombeo de lodos y aguas residuales.
- Se utilizan para bombear productos químicos viscosos en plantas de fabricación.
- Se utilizan en las industrias del papel y la pasta de papel.
- Se utilizan para bombear biomasa.
- Se utilizan en la producción de gas y petróleo.
- Se utilizan en aplicaciones de dosificación y medición.
- Se utilizan para bombear productos sensibles al cizallamiento.
- Se utilizan en la elaboración de alimentos y bebidas.
Ventajas de la bomba de tornillo excéntrico
- Tienen un flujo pulsante bajo.
- Son reversibles.
- Pueden bombear fluidos muy viscosos.
- Pueden triturar y bombear partículas sólidas.
- Una bomba de tornillo excéntrico puede trabajar con fluidos abrasivos.
- Puede producir altas presiones.
- Su velocidad puede variar para adaptarse a la aplicación.
Desventajas de la bomba de tornillo excéntrico
- Se mueven lentamente reduciendo el caudal.
- Pueden bombear a una distancia limitada.
- Los ejes pueden desviarse bajo cargas elevadas.
Solución de problemas de la bomba de tornillo excéntrico
La bomba de tornillo excéntrico no arranca
- Adherencia del estator y el rotor. Lubricar el estator y el rotor con aceite inerte o glicerina.
- Exceso de presión en la salida. Utilice un motor o una bomba más grandes. Además, intente cambiar la configuración de las tuberías para reducir la presión de salida.
- Obstrucción. Retire los sólidos en el puerto de inspección. Si no es posible, desmonte la bomba para poder eliminar fácilmente todos los sólidos y limpiar la bomba con facilidad.
- Fluido congelado. Puede deberse a la temperatura muy baja de la bomba. Instale traceado calefactor.
- El estátor no es compatible con el fluido. Compruebe la compatibilidad química del estátor y el fluido.
- La velocidad de la bomba no es correcta. Compruebe la velocidad de la bomba para asegurarse de que está dentro del rango recomendado. Compruebe también que las rpm, el voltaje, la potencia absorbida y la frecuencia son los recomendados por el fabricante.
- Viscosidad muy alta. Compruebe que la viscosidad del fluido coincide con las especificaciones de la bomba.
Bomba de tornillo excéntrico no produce aspiración
- Obstrucción. Retire los sólidos en el puerto de inspección o intente desmontar la bomba para una limpieza eficaz.
- Entrada de aire. Podría tratarse de aire que penetra a través de las tuberías de entrada o las juntas. Apriete los tornillos de las juntas y sustituya las juntas desgastadas.
- Alta velocidad de la bomba. Asegúrese de que la velocidad de la bomba está dentro del rango recomendado.
- Sentido de giro incorrecto. Asegúrese de que el sentido de giro es el indicado en la placa de características de la bomba.
- Estator desgastado; sustituir.
- Rotor desgastado; sustituir.
Bomba de tornillo excéntrico con caudal incorrecto
- Transmisión defectuosa o rota. Compruebe la transmisión y repárela si es necesario.
Bomba de tornillo excéntrico con vibraciones muy elevadas
- Eje de transmisión. Compruebe el movimiento del eje de transmisión. Podría deberse a un casquillo mal colocado.
- Desalineación de los ejes. Asegúrese de que todos los ejes estén correctamente alineados.
- Sólidos grandes. Reduzca el tamaño de los sólidos o instale un cortador para reducir los sólidos antes de bombearlos.
Fugas en las juntas
- Sistema de sellado. El sistema de sellado utilizado no es adecuado para esa bomba y debe cambiarse.
- Cierre mecánico. Compruebe si las juntas están desgastadas y sustitúyalas en caso necesario.
- Obstrucción. Retire los sólidos del puerto de inspección. Si es posible, desmonte la bomba para limpiarla eficazmente.
Resumen
La bomba de tornillo excéntrico también se conoce como bomba de cavidad progresiva. Esta bomba funciona recibiendo energía de un motor de combustión interna o de un motor eléctrico. El motor principal transmite la potencia a la bomba mediante un eje de transmisión y un acoplamiento. La bomba tiene un rotor metálico y un estator de caucho. El rotor está mecanizado con tornillos helicoidales que ayudan a la bomba a crear cavidades de fluido a medida que el rotor gira. La rotación del rotor sigue moviendo el fluido desde la sección de entrada hasta la sección de salida. La bomba de tornillo excéntrico mueve los fluidos con bajas pulsaciones y tiene un caudal constante. Cada rotación del rotor produce un volumen específico de fluido, lo que facilita la determinación del caudal de una bomba de tornillo excéntrico, a diferencia de otras bombas, como las centrífugas.
Esta bomba se utiliza en muchas industrias, como la producción de petróleo y gas, alimentos y bebidas, papel y pulpa, transferencia de lodos y aguas residuales, transferencia de biomasa, dosificación y aplicaciones de medición, entre otras. La razón por la que esta bomba se utiliza en muchas aplicaciones es debido a sus características únicas, tales como ser reversible, la capacidad de bombear fluidos de cualquier nivel de viscosidad, la capacidad de liberar un caudal constante, variar su velocidad, la capacidad de trabajar en fluidos con sólidos, la capacidad de trabajar en fluidos que necesitan dispositivos de separación, entre otros. Sin embargo, las bombas de tornillo excéntrico utilizan ejes para las desviaciones de potencia que tienden a desviarse bajo cargas pesadas. Tales desviaciones pueden dañar los cojinetes de la bomba e incluso otros componentes de la misma. Sin embargo, las ventajas de las bombas de tornillo excéntrico superan con creces sus desventajas.