Bomba monotornillo
¿Qué es una bomba monotornillo?
Una bomba monotornillo también se conoce como bomba de rotor helicoidal. Es un tipo de bomba rotativa de desplazamiento positivo. Los fabricantes de bombas monotornillo las fabrican para transportar lodos y líquidos. Estas bombas también pueden funcionar con líquidos multifásicos que contienen lodos gaseosos, habituales durante la extracción de crudo. El diseño de una bomba monohusillo le confiere la capacidad de bombear un líquido de forma proporcional a su velocidad, lo que proporciona una tasa de bombeo lineal predecible en todos los rangos de presión. La tecnología empleada por los fabricantes de bombas monohusillo hace que estas bombas suministren altas presiones de unos 48 bares y caudales de 600m3 /h, así como un alto rendimiento en la gama de 55% a 75%. Estas bombas son las más adecuadas para trabajar con fluidos muy viscosos.
Figura: Bomba monotornillo.
¿Cómo funciona una bomba monohusillo?
El diseño de una bomba monotornillo consta, entre otros componentes, de un motor primario. El motor primario es la fuente de energía utilizada para hacer funcionar la bomba. Puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico de inducción. El motor principal está conectado a una caja de engranajes. La caja de engranajes sirve para reducir la velocidad del motor primario, ya que las bombas monohusillo funcionan a bajas revoluciones por minuto (RPM) en comparación con otras bombas, como las centrífugas. La potencia se transmite desde la caja de engranajes mediante el eje de salida. Este eje se utiliza para conectar un rotor mediante una junta universal para hacer girar el rotor en un estator de goma. El estator contiene cavidades. El rotor se utiliza para empujar el líquido a través de las cavidades a medida que gira. La capacidad de la bomba para producir presión dependerá del número de cavidades de la bomba. Los diseños de bombas monotornillo de alta presión suelen estar formados por más de un estator. Una bomba monotornillo funciona empleando el principio de desplazamiento positivo. Esta bomba tiene una sección de entrada que alimenta fluido a una carcasa larga. En la carcasa se montan el rotor y el estator. Cuando el rotor empieza a girar, crea cavidades. Las cavidades atraen el medio transportado y lo hacen avanzar junto con la carcasa hasta que sale por el puerto de descarga.
Funcionamiento de una bomba monotornillo.
Tipos de bombas monotornillo
Las bombas monotornillo pueden clasificarse en función de varios factores, como el diseño, la aplicación y la orientación, entre otros. Teniendo en cuenta estos factores, existen varios tipos de bombas monotornillo.
Bomba monotornillo de tolva
Se trata de una bomba monotornillo con una tolva incorporada. Este tipo de bomba monotornillo está pensada para bombear líquidos muy viscosos, medios con mucha materia seca, materiales que se plastifican y sólidos grandes que hay que romper. La tolva se utiliza para introducir en la bomba el medio que se va a transportar. En algunos casos, la longitud de la tolva puede personalizarse para adaptarse a más materiales o líquidos según las exigencias del usuario.
Bomba monotornillo con tolva
Bomba monotornillo alimentaria
Este es un modelo de bomba monotornillo diseñado para mejorar un alto nivel de higiene. Los fabricantes de bombas monohusillo las diseñan con los materiales exigidos por EHEDG o 3A para facilitar su limpieza y mejorar así la higiene. Estos modelos de bombas monotornillo para aplicaciones alimentarias se montan a veces sobre carros para facilitar su traslado.
bomba monotornillo alimentaria (crédito: Nova rotors)
Bomba monotornillo trituradora
Se trata de una bomba monohusillo con un potente cortador que se utiliza para triturar y cortar las partículas sólidas antes de que entren en el elemento de bombeo. De este modo, el medio que se bombea puede transportarse eficazmente sin causar fallos ni obstrucciones hasta el destino previsto. Este tipo de bomba monotornillo es adecuado para aplicaciones comerciales y domésticas, como aguas residuales, donde puede cortar y triturar partículas sólidas que pueden obstruir la bomba. También puede utilizarse para triturar partículas de alimentos que se bombean hasta el punto deseado.
Figura: Bomba monotornillo maceradora (con tolva y cortador).
Bomba monotornillo de inmersión vertical
Se trata de bombas monotornillo diseñadas para sumergirse en fluidos, por ejemplo en depósitos. Esto ayuda a eliminar los problemas relacionados con la altura neta positiva de aspiración (NPSH), ya que pueden aceptar NPSH de 0,5 m. Esto hace que estas bombas sean adecuadas para aplicaciones de drenaje cerrado o abierto.
Figura: Bomba monotornillo de inmersión vertical (crédito: Nova rotors).
Bomba monotornillo de diseño multifásico
Se trata de una bomba monotornillo diseñada con una placa base para refuerzo multifásico. Este refuerzo multifásico ayuda al operador de la bomba a seleccionar la bomba de forma que maneje diferentes fluidos y sólidos como petróleo, agua, arena y lodos de gas mediante el uso de un funcionamiento remoto automático.
Aplicaciones de las bombas monotornillo
- Las bombas monotornillo se utilizan en dosificación y dosificación.
- Se utilizan en el bombeo de aguas residuales, como en las líneas de alcantarillado municipales.
- Las bombas monotornillo se utilizan para bombear productos químicos durante el proceso de fabricación.
- Las bombas monotornillo se utilizan para bombear petróleo durante la producción.
- Se utilizan en la elaboración de alimentos y bebidas.
- Se utilizan en la fabricación de papel y pasta de papel.
- Se utilizan en la fabricación de cemento.
- Se utilizan para bombear aceite lubricante.
- Las bombas monotornillo se utilizan para bombear lodos y fangos.
Ventajas de las bombas monotornillo
- Las bombas monotornillo tienen una pulsación de caudal baja. Esto ocurre porque estas bombas tienen bajas revoluciones por minuto, lo que hace que el caudal pulse lentamente produciendo bajos niveles de altura de aceleración. Las bombas también tienen estatores y rotores de paso largo que reducen aún más la pulsación.
- Las bombas monotornillo tienen un bajo cizallamiento. Esto ayuda a las bombas a manejar cualquier medio difícil, como alimentos viscosos, resinas, emulsiones de agua y aceites, sin cambiar la consistencia del fluido. Esto también las hace útiles en la separación de aceite y agua, ya que garantizan que las gotas de aceite permanezcan intactas.
- Las bombas monotornillo son reversibles y su presión de salida disminuye. Como tales, las mangueras se pueden limpiar o, si la bomba está bloqueada, se puede invertir para eliminar los bloqueos. Esta característica reversible ayuda a las bombas monotornillo en situaciones como la descarga y carga de camiones cisterna.
- Las bombas monotornillo pueden bombear una amplia gama de fluidos. Estas bombas pueden bombear líquidos viscosos, materiales abrasivos, sólidos de gran tamaño, lodos de gas y sólidos fibrosos.
- Autocebado. Los fabricantes de bombas monotornillo las fabrican con tolerancias muy ajustadas que hacen que tengan una gran capacidad de aspiración para autocebarse con un NPSH bajo.
- Gran precisión. Estas bombas tienen su velocidad proporcional al caudal. Debido a su diseño de cavidad, es muy fácil predecir la magnitud del caudal. Esto la hace adecuada para su uso en aplicaciones de dosificación y medición.
- Tienen caudales elevados. Las bombas monotornillo pueden alcanzar un caudal de unos 600 m3 /hora debido a su diseño de desplazamiento positivo.
- Capacidad de alta presión. Las bombas monotornillo pueden producir una alta presión adecuada para transportar medios por encima de alturas elevadas.
- Las bombas monotornillo funcionan de forma silenciosa, ya que tienen bajos niveles de vibración.
- Estas bombas pueden instalarse y funcionar en posición vertical.
Desventajas de las bombas monotornillo
- Las bombas monotornillo necesitan una película de fluido para mantener bien lubricadas las superficies de contacto (deslizamiento).
- Estas bombas se mueven lentamente en comparación con otras bombas.
- Estas bombas sólo pueden bombear fluidos en distancias cortas.
- Los tornillos simples tienen un alto índice de deslizamiento debido a los ajustes del estator y el rotor, lo que reduce el rendimiento de la bomba.
- El rendimiento de una bomba monotornillo puede verse afectado cuando la bomba trabaja con un fluido viscoso si éste no fluye rápidamente hacia la bomba. Por ello, es necesario determinar los límites de velocidad de determinados fluidos para mejorar el rendimiento de la bomba.
Factores a tener en cuenta al comprar una bomba monohusillo
Medios de bombeo
Al igual que ocurre con otras bombas, la selección de una bomba monotornillo debe hacerse teniendo en cuenta el medio que se va a bombear. En este caso, deben analizarse varias características del medio:
- Relación sólido/líquido. En esencia, es la proporción de sólidos y líquido en el fluido. El número de sólidos afectará a las características del purín.
- Naturaleza del líquido a bombear. El fluido a transportar puede ser viscoso o no viscoso, abrasivo o corrosivo. Confirme la naturaleza del fluido para seleccionar la bomba monohusillo más adecuada y económica para esa aplicación.
- Características de los sólidos en suspensión. Algunos fluidos pueden contener partículas sólidas de mayor tamaño y forma irregular. Éstas pueden ser duras, redondas, blandas, ligeras, densas, no pulposas, pulposas o fibrosas. Por ello, sería muy importante asegurarse de que la bomba monotornillo seleccionada tenga un tamaño de cavidad suficiente para permitir el paso de partículas sólidas de diversos tamaños.
Temperatura
Es muy importante determinar primero los intervalos de temperatura mínima y máxima del fluido que se va a bombear. Esto se debe a que las temperaturas muy altas podrían dañar algunos materiales de la bomba, por ejemplo el estator, que está hecho de goma. Un estator dañado impediría el funcionamiento de la bomba. Además, cuando la temperatura es muy baja, puede afectar a la viscosidad del fluido y, por tanto, a los requisitos de potencia y a las características del caudal.
Presión
Para mejorar el buen funcionamiento de la bomba, es necesario conocer la presión necesaria para transferir el medio a través de las tuberías. Esto también afectará a la presión diferencial, que es la diferencia de presión entre las secciones de entrada y salida de la bomba. Es probable que una bomba patine si trabaja a una presión superior a la que puede soportar. El deslizamiento de la bomba se produce cuando una bomba de fluidos pierde su capacidad de bombeo y el fluido empieza a volver del lado de descarga al de entrada. Si la presión requerida es alta, se puede añadir un estator o rotor adicional. Además, la presión afecta al desgaste de la bomba, ya que a una presión diferencial elevada se produce un gran desgaste abrasivo.
Viscosidad
La viscosidad del fluido que se bombea afecta a la temperatura de trabajo. En algunos casos, algunos fluidos son muy viscosos, por lo que se calientan para reducir su viscosidad. La viscosidad se reduce al aumentar la temperatura y viceversa.
Abrasión
La abrasión es una de las principales razones por las que puede fallar su bomba monotornillo. Las características del desgaste por abrasión dependen de la naturaleza de las partículas sólidas a bombear. Existen varios tipos de abrasivos que pueden ayudarle a seleccionar la bomba monotornillo adecuada. Estos son:
- Abrasivos ligeros. Se refiere a partículas sólidas en un fluido como una rendija, tierra o suciedad.
- Sin abrasivos. Se refiere a un caso en el que el fluido que se bombea no tiene partículas sólidas, como agua clara, gasolina, aceite lubricante y gasolina.
- Abrasivos medios. En este caso, el fluido bombeado contiene sólidos como lodos de arcilla, polvo de madera, lodo, frita y esmalte de porcelana.
- Abrasivos pesados. Se trata de partículas sólidas cargadas de arena, polvo de esmeril, compuestos de lapeado, cascarilla de laminación y lechada y yeso para cubiertas.
Instalación y consideraciones medioambientales
Las bombas monotornillo se utilizan en una amplia gama de condiciones ambientales. Por ello, es importante tener en cuenta el entorno y la instalación de la bomba. Esto incluye consideraciones como el entorno peligroso entre otros factores como la portabilidad, el caudal reversible y las condiciones sumergibles entre otros. También es importante tener en cuenta el espacio necesario y la orientación de la instalación.
Solución de problemas de una bomba monotornillo
La bomba no arranca
- Hay adherencias en el rotor y el estator. Lubrique el estator y el rotor con aceite inerte o glicerina.
- Exceso de presión de salida. Aumentar el tamaño del motor o de la bomba. Cambie la configuración de las tuberías o del sistema para reducir la presión de salida.
- Elimine los sólidos en los puertos de inspección. Si persiste, desmonte la bomba para poder limpiarla fácilmente.
- Temperatura del fluido. Compruebe la temperatura del fluido para asegurarse de que es la requerida por el fabricante.
- Partículas sólidas grandes. Instale un filtro en el lado de aspiración o reduzca la velocidad de la bomba.
- Cristalización/sedimentación. Lave la bomba o desmóntela para poder limpiarla correctamente.
- Fluido congelado. Instale traceado o proteja la bomba de los elementos y drénela cuando no la utilice.
- Estator no compatible con el fluido. Compruebe la compatibilidad química del estátor y el fluido.
- Velocidad incorrecta de la bomba. Compruebe la velocidad de la bomba. Asegúrese de que las áreas de rpm, voltaje, frecuencia y potencia absorbida requeridas.
- Viscosidad demasiado alta. Compruebe las especificaciones del fabricante de la bomba.
Caudal incorrecto
- Presión de salida excesiva. Aumentar el tamaño del motor o de la bomba. Cambie la configuración de las tuberías o del sistema para reducir la presión de salida.
- Entrada de aire por la tubería de entrada o la junta. Sustituya la junta y apriete los pernos de unión.
- Retire los sólidos del puerto de inspección. Desmonte la bomba para una limpieza eficaz.
- Estator desgastado. Sustituya el estátor.
- Rotor desgastado. Sustituya el rotor.
- Transmisión averiada o rota. Repare la transmisión averiada o rota.
Flujo irregular
- Presión excesiva en la salida. Utilice un motor o una bomba más grandes. Cambie las tuberías o la configuración del sistema.
- Velocidad de aspiración demasiado alta. Compruebe el filtro de entrada, compruebe la presión de entrada y la línea de aspiración está completamente abierta.
Vibración excesiva de la bomba
- Rodamientos desgastados. Sustituya los rodamientos.
- Gran tamaño del sólido. Instale un filtro en la entrada o reduzca la velocidad de la bomba.
Resumen
Las bombas monotornillo, también conocidas como bombas de rotor helicoidal, son bombas rotativas de desplazamiento positivo. Esta bomba funciona utilizando la energía de un motor eléctrico o un motor de combustión interna. El motor principal transmite su potencia a la caja de engranajes a través de un eje. La caja de engranajes reduce la velocidad, ya que las bombas monotornillo funcionan a bajas revoluciones. A continuación, la potencia de la caja de engranajes se transmite a un rotor y un estator. Al girar, el rotor empuja el fluido a través de las cavidades del estator.
Las bombas monotornillo se utilizan en muchas industrias, como las del papel y la pasta de papel, el cemento y la arcilla, la construcción naval, la agricultura, la petroquímica y el tratamiento de aguas residuales, entre otras. Las bombas monotornillo se utilizan en muchas industrias debido a sus excelentes propiedades, como la producción de flujo constante y no pulsante, reversible, menos ruidoso, capacidad para manejar fluidos altamente viscosos, entre otros.
Existen varios tipos de bombas monotornillo que se denominan según sus funciones, como bomba monotornillo alimentaria, bomba monotornillo maceradora, bomba monotornillo de inmersión vertical y bomba monotornillo multifásica. Antes de comprar una bomba monotornillo, hay que tener en cuenta factores técnicos como el tipo de medio que se va a bombear, la viscosidad de la temperatura, la presión, la abrasión y las condiciones ambientales y de instalación.