Bomba de triple tornillo
¿Qué es una bomba de triple tornillo?
Una bomba de triple tornillo, también llamada bomba de tres tornillos, es una bomba rotativa de desplazamiento positivo que consta de tres tornillos. Los tornillos están entrelazados y giran en orificios mecanizados con precisión. La forma de los tornillos se asemeja a una rosca, y el líquido se desplaza a lo largo del eje del tornillo desde la aspiración hasta la descarga cuando los tornillos giran. Los fabricantes de bombas diseñan las bombas de tres tornillos de modo que uno de ellos sirva de impulsor y los otros dos de accionamiento. El motor eléctrico hace girar el tornillo impulsor, que a su vez hace girar los otros dos tornillos que lo rodean. Durante el funcionamiento, los tornillos se engranan dentro de la carcasa de la bomba, creando una cámara estanca que se mueve uniformemente entre los tres tornillos giratorios en dirección axial. El fluido de bombeo fluye en la cámara sellada de forma axial y continua desde la entrada hasta la descarga. Las bombas de triple/tres tornillos se clasifican como bombas de desplazamiento positivo porque encierran un volumen fijo de líquido y lo mueven mecánicamente a través del sistema.
Figura: Configuración de la bomba de triple tornillo
Los fabricantes de bombas de triple tornillo diseñan esta bomba para proporcionar una amplia gama de caudales (de 2 a 2600 litros por minuto), para manejar fluidos con una temperatura de hasta 150 grados centígrados, una presión diferencial de hasta 100 bares y una amplia gama de viscosidad (entre 3 y 5000 milímetros cuadrados por segundo). Son ideales para diversas aplicaciones en el procesamiento químico, la generación de energía, el petróleo y el gas, los mercados marinos comerciales, la hidráulica de potencia, los sistemas de lubricación, etc. También suelen utilizarse para trasvasar fluidos lubricantes porque los tornillos no están engranados entre sí. Las bombas de triple tornillo pueden funcionar a máxima velocidad, lo que ayuda a minimizar el cizallamiento. Tampoco requieren cebado porque el vacío creado entre los tornillos permite que la bomba se cebe sola.
Componentes de una bomba de triple tornillo
Motor eléctrico
El motor eléctrico es la fuente de la energía mecánica que ayuda a hacer funcionar una bomba de triple tornillo. El motor eléctrico puede funcionar con corriente alterna (CA) o corriente continua (CC) procedente de la red eléctrica.
Carcasa de la bomba
El propósito de la carcasa de la bomba es contener el conjunto de tornillos de la bomba. También sella el interior de la bomba de la presión atmosférica para evitar fugas y retener la presión. Los fabricantes de bombas de triple tornillo utilizan diversos materiales, como acero al carbono, hierro fundido, hierro dúctil, aleación de aluminio y acero inoxidable, para diseñar las carcasas de las bombas.
Conjunto de tornillos
El rotor es el componente giratorio de la bomba, y está formado por los tornillos buzos y accionados y los cojinetes.
- Tornillo impulsor: el tornillo impulsor se acopla al eje motriz del motor. Su función es hacer girar los tornillos impulsores y ayudar a mantener un caudal volumétrico constante del fluido bombeado. Los fabricantes de bombas diseñan los tornillos de buzo utilizando materiales como acero aleado, acero endurecido y acero tratado superficialmente.
- Tornillos impulsores: los tornillos impulsores están diseñados para encajar con precisión con el tornillo impulsor. Cuando el tornillo impulsor gira con el tornillo de arrastre, el volumen del líquido disminuye, la presión aumenta y se desplaza hacia el orificio de salida, donde se descarga.
- Rodamientos- Los rodamientos soportan los tornillos y soportan esfuerzos axiales y radiales durante el funcionamiento de la bomba.
Eje motriz
La finalidad del eje motriz es unir el conjunto de la bomba al motor de accionamiento mediante un acoplamiento flexible. Está sujeto por un conjunto de cojinetes, y requiere una alineación precisa para preservarlos y mejorar una prolongada vida útil de la bomba.
Puertos de entrada y salida
El líquido se aspira por el puerto de entrada y se descarga por el puerto de salida. Los fabricantes de bombas de triple tornillo adaptan los puertos de entrada y salida para que quede suficiente líquido en los tubos de aspiración y descarga cuando la bomba se para. Esto ayuda al suministro del líquido inicial de la bomba. De este modo, el tubo de aspiración no debería secarse.
Válvula limitadora de presión
Las bombas de desplazamiento positivo, como la bomba de triple tornillo, acumulan mucha presión durante su funcionamiento, lo que puede dañar los componentes de la bomba y lesionar al operario. Por ello, incorporan una válvula limitadora de presión que ayuda a devolver la presión extra a la entrada, protegiendo así a la bomba y al operario.
Filtros de aspiración
La finalidad del filtro de aspiración es evitar que entren en la bomba partículas sólidas no deseadas.
¿Cómo funciona una bomba de triple tornillo?
Cuando el motor eléctrico arranca, transmite potencia mecánica al tornillo impulsor a través del eje motriz y el acoplamiento flexible. Cuando el tornillo impulsor comienza a girar, hace girar los tornillos impulsados, que se engranan dentro de la carcasa de la bomba para formar una cámara de suministro sellada. Al girar el tornillo impulsor, la cámara sellada se desplaza axialmente desde el lado de aspiración al de presión/descarga según el paso del tornillo. A medida que el tornillo de arrastre continúa girando, el líquido queda atrapado en la cámara sellada entre los tornillos, comprimiéndose y desplazándose a lo largo de la dirección axial desde el lado de succión hasta el lado de descarga. El engranaje continuo y suave de los tornillos contribuye al bajo cizallamiento, el funcionamiento silencioso y las bajas pulsaciones de caudal. La cámara sellada se mueve a un volumen constante y a una velocidad uniforme entre la carcasa y los tres tornillos, lo que permite un caudal uniforme a lo largo de los elementos de bombeo.
Figura: Bomba de triple tornillo (bomba de tres tornillos).
Tipos de bomba de triple tornillo
Las bombas de tres tornillos pueden clasificarse como bombas de triple tornillo de aspiración simple o de doble aspiración, dependiendo del método de aspiración del tornillo. También pueden ser bombas de triple tornillo verticales u horizontales en función de la posición del eje de la bomba.
Bomba de triple tornillo de aspiración simple
En una bomba de tornillo triple de aspiración simple, el fluido de bombeo aspira por un lado del tornillo. La bomba de triple tornillo con aspiración simple es menos costosa de adquirir y mantener que sus homólogas de doble aspiración.
Bomba de triple tornillo y doble aspiración
Este tipo de bomba de triple tornillo aspira el fluido por ambos lados de los tornillos. El diseño de doble aspiración tiene un bajo requisito de altura de aspiración de presión negativa (NPSHR) y cargas hidráulicas equilibradas. También elimina las fuerzas axiales y facilita caudales más elevados. Sin embargo, las bombas de triple tornillo y doble aspiración son más caras que las de aspiración simple.
Figura: Bomba de triple tornillo y doble aspiración
Bomba vertical de triple tornillo
Los tipos verticales de bombas de triple tornillo constan de un eje orientado verticalmente. Pueden acoplarse directamente a un motor u otra fuente de energía. Suelen ocupar menos espacio en el suelo, tienen una estructura compacta y pesan poco.
Figura: bomba vertical de triple tornillo.
Bomba horizontal de triple tornillo
En una bomba horizontal de tres tornillos, el eje motor está orientado horizontalmente. Ésta es la versión más popular de bomba de tres tornillos. Son fáciles de instalar y reparar, ya que es fácil acceder a las piezas internas de la bomba.
Figura: Bomba horizontal de triple tornillo.
Aplicaciones de la bomba de triple tornillo
Las bombas de triple tornillo se utilizan en muchas industrias, como la química, la extracción de petróleo y gas, la marina, las centrales eléctricas, el papel, la pintura y la cerámica. Sus usos típicos son los siguientes:
- Las bombas de triple tornillo/ bombas de tres tornillos se utilizan para trasvasar fluido lubricante transparente sin contenido sólido.
- Se utilizan para generar presión en sistemas hidráulicos.
- Se utilizan para superar la presión en los circuitos hidráulicos.
- Se utilizan para bombear líquidos muy viscosos como aceite lubricante, aceite hidráulico, aceite de motor, aceite de banquero, aceite mineral, emulsiones de aceite y agua, etc.
- Se utilizan en la generación de energía.
- Se utilizan para fines de lubricación, como la lubricación de engranajes y cojinetes, la lubricación de compresores, etc.
- También se utilizan para la inyección de combustible a alta presión.
- También se utilizan para el transporte de combustible.
- Se utilizan para el suministro de aceite lubricante o la inyección de aceite en equipos masivos.
Ventajas de la bomba de triple tornillo
- Las bombas de triple tornillo son fáciles de instalar y mantener gracias a su construcción sencilla y compacta.
- Puede utilizarse para casi todos los fluidos.
- Su funcionamiento es silencioso y sin vibraciones ni pulsaciones, incluso a alta velocidad.
- Tiene una gran capacidad de autocebado.
- Una bomba de triple tornillo también tiene un rendimiento energético y volumétrico muy alto.
- Su caudal también es estable, con sólo pequeñas fluctuaciones de presión.
- Puede funcionar en cualquier posición, siempre que la bomba no funcione en seco.
- Puede bombear fluidos viscosos sin perder caudal.
- Es muy fiable en comparación con otras bombas.
- Su robusto diseño de rodamientos compensa las cargas axiales, mientras que todas las cargas radiales se autocompensan.
- Es muy resistente al polvo y a los vapores de agua.
- Puede gestionar caudales de fluido extremadamente altos.
- Una bomba de triple tornillo también puede funcionar con baja presión de aspiración.
- La bomba es tolerante al gas y puede manejar gases libres y arrastrados sin bloqueo de vapor o pérdida de succión.
Desventajas de la bomba de triple tornillo
- Una bomba de triple tornillo no puede funcionar en seco ni bombear líquidos no lubricantes porque dañarían sus componentes.
- No pueden manipular fluidos que contengan sólidos.
- Los costes iniciales de instalación pueden ser muy elevados para las pequeñas empresas.
- Una bomba de triple tornillo no puede aplicarse para bombear gases porque no puede funcionar en seco.
- La bomba no puede escalar a velocidades inferiores a 50 metros cúbicos por hora.
Solución de problemas de la bomba de triple tornillo
Baja capacidad o pérdida de caudal
- El sistema está restringido. Inspeccione las válvulas de los lados de aspiración y descarga. Asegúrese de que el nivel de fluido en el depósito es el recomendado por el fabricante de la bomba de triple tornillo y de que el funcionamiento de la válvula antirretorno es regular.
- La velocidad de la bomba es baja. Asegúrese de que la velocidad del motor es la correcta según la guía del fabricante de la bomba de tres tornillos y de que la bomba no está sobrecargada. En el caso de las bombas accionadas por correa, asegúrese de que la correa esté tensa y no patine.
- El motor está en rotación inversa. Asegúrese de que el sentido de giro del motor coincide con el indicado por el fabricante de la bomba en la placa de características.
- Tornillos desgastados. Inspeccione y sustituya los tornillos si es necesario.
Pérdida de succión
- El sistema está bloqueado. Inspeccione las tuberías de aspiración en busca de obstrucciones y elimine cualquier material que las obstruya.
- El filtro de aspiración está obstruido. Compruebe el filtro de entrada y límpielo o sustitúyalo.
- La viscosidad es excepcionalmente alta. Compruebe que la viscosidad del fluido coincide con las especificaciones del fabricante de la bomba de triple tornillo.
Baja presión de descarga
- Tornillos desgastados. Inspeccione y sustituya los tornillos, tanto el conductor como el accionado, como un solo conjunto y no individualmente.
- La bomba no cumple el requisito de altura de presión de aspiración neta. Aumente el nivel de fluido en el depósito de aspiración y reduzca la velocidad de la bomba. Asegúrese de que la viscosidad del fluido es la adecuada para la bomba.
Ruido y vibraciones
- Hay entrada de material sólido. Inspeccione el tornillo en busca de entrada de sólidos o partículas de entrada por encima de los tamaños recomendados por el fabricante de la bomba.
- Algunas piezas de la bomba están en contacto. Inspeccione el estado del eje, la carcasa y el cojinete de la bomba y corrija cualquier anomalía.
- La válvula de alivio se abre y se cierra rápidamente. Aumente la presión de ajuste de la válvula de alivio de acuerdo con la guía del fabricante de la bomba de triple tornillo.
Resumen
Una bomba de triple tornillo, o bomba de tres tornillos, es una bomba rotativa de desplazamiento positivo con un elemento de bombeo formado por tres tornillos. Un tornillo es el impulsor, mientras que los otros dos sirven como tornillos impulsados. Un motor eléctrico hace girar el tornillo impulsor, que a su vez hace girar los otros dos tornillos. Durante el funcionamiento, el tornillo impulsor y los dos tornillos accionados se engranan dentro de la carcasa de la bomba para formar cámaras de transferencia. A medida que los tornillos siguen girando, las cámaras se mueven continua y axialmente, desplazando el líquido de bombeo desde el lado de aspiración al de impulsión según el paso de los tornillos. Los fabricantes de bombas de triple tornillo diseñan estas bombas para su uso en muchas aplicaciones, incluido el trasvase de fluido lubricante transparente sin contenido sólido, la generación de energía, el suministro de aceite lubricante, la inyección de combustible a alta presión y el bombeo de líquidos muy viscosos como aceites.
Entre las ventajas significativas de una bomba de triple tornillo destaca su funcionamiento silencioso, sin vibraciones ni pulsaciones. Es fácil de instalar y mantener y puede bombear casi todos los fluidos con propiedades lubricantes. Sin embargo, no puede bombear fluidos que contengan partículas sólidas ni líquidos no lubricantes porque pueden dañar sus componentes debido a la alta fricción.