Bomba de parafuso excêntrica
O que é uma bomba de parafuso excêntrica?
Uma bomba de parafuso excêntrico é uma bomba de deslocamento rotativo. Essa bomba tem outros nomes, como bomba de cavidade progressiva e bomba de cavidade. Esse tipo de bomba funciona movendo o fluido por meio de uma sequência de cavidades discretas, pequenas e de formato fixo, enquanto o rotor gira. Isso faz com que a taxa de fluxo da bomba de parafuso excêntrico seja proporcional à taxa de rotação do rotor. As cavidades discretas se afunilam para baixo até as extremidades e se sobrepõem. As cavidades são tais que, à medida que uma termina, outra aumenta. As bombas de parafuso excêntricas são usadas em várias aplicações, como a medição de fluidos e o transporte de materiais viscosos e sensíveis ao cisalhamento. As bombas de parafuso excêntricas resultam em um fluxo de fluido com zero ou poucos pulsos.
Figura: Bomba de parafuso excêntrica.
Componentes da bomba de parafuso excêntrica
Uma bomba de parafuso excêntrico tem várias partes que trabalham juntas para melhorar o fluxo do fluido que está sendo bombeado. Entre as partes principais dessa bomba estão o rotor, o estator, as juntas, o eixo de acionamento, os rolamentos, o motor principal, o acoplamento, entre outros.
Figura: Componentes de uma bomba de parafuso excêntrico.
Rotor
O projeto principal de uma bomba de parafuso excêntrico consiste em um rotor e um estator. O rotor é feito de um material resistente, como aço de alta resistência. Parafusos helicoidais são usinados no rotor. O rotor é posicionado em um estator feito de borracha.
Estator
Nesse caso, o rotor é fixado por braços interligados que permitem que ele role no estator. O movimento é aprimorado pelo uso de rolamentos.
Articulações
A junta é usada na bomba de parafuso excêntrica para suportar as forças criadas devido ao torque e à força axial entre o rotor e o motor principal.
Corpo e flanges da bomba
A parte em que o fluido é bombeado é o corpo da bomba. No corpo da bomba, o flange de sucção é fixo e o fluido entra na bomba por esse flange de sucção.
Sensor de funcionamento a seco
Esse é um sensor usado para proteger os estatores contra o funcionamento a seco por meio do uso de um sensor de temperatura quando a temperatura do estator se torna mais alta do que a temperatura programada. Isso ajuda a parar o motor principal, evitando danos à bomba.
Sensor do produto
Esse é um sensor usado na bomba de parafuso excêntrico para que a bomba possa ligar quando um meio é colocado na entrada ou no funil.
Jaquetas de aquecimento
As camisas de aquecimento são colocadas no estator e também nas bombas de parafuso excêntricas do funil no funil para ajudar a proteger os materiais contra a solidificação.
Pressostato
Esse é um interruptor que ajuda a controlar a pressão da bomba na entrada.
Válvula de alívio de pressão
É uma válvula colocada na bomba ou nas tubulações para evitar o acúmulo de pressão excessiva que pode danificar o sistema de tubulação ou a bomba.
Como funciona uma bomba de parafuso excêntrica?
As bombas de parafuso excêntricas são acionadas por um motor elétrico ou motor de combustão interna como motor principal. As bombas de parafuso excêntricas têm um rotor que gira em um estator de borracha. O rotor se parece com um saca-rolhas alongado e gira em um estator de borracha feito de hélices internas duplas. Os fabricantes de bombas de parafuso excêntricas fazem com que a hélice do estator seja duas vezes maior que a do rotor. A diferença de passo ajuda a formar cavidades vedadas entre o estator e o rotor. Essas cavidades são feitas para fluir axialmente ao longo do estator quando o rotor gira, causando o fluxo axial suave do fluido. O fluido é forçado a fluir pela bomba até sair pela porta de descarga.
Figura: Funcionamento de uma bomba de parafuso excêntrico.
Tipos de bomba de parafuso excêntrica
Há vários modelos de bomba de parafuso excêntrica. Esses modelos são projetados com base nas funções e na orientação da bomba. Alguns dos tipos de bombas de parafuso excêntricas são os seguintes.
Bomba de parafuso excêntrica de tremonha
Essa é uma bomba de parafuso excêntrica que tem um funil instalado. Esse tipo de bomba de parafuso excêntrico ajuda a reter o material a ser bombeado. Essa bomba de parafuso excêntrico é usada para bombear líquidos viscosos, materiais grandes que precisam ser cortados em pedaços menores, sólidos que se plastificam e materiais que contêm altos níveis de matéria seca.
Figura: Bomba de parafuso excêntrica de funil.
Bomba de parafuso excêntrica de grau alimentício
Essa é uma bomba de parafuso excêntrica destinada principalmente ao bombeamento de gêneros alimentícios. Como o nome sugere e considerando que essa bomba trabalhará com alimentos, os fabricantes de bombas de parafuso excêntrico a projetam com muita consideração para melhorar a higiene dos alimentos que estão sendo bombeados. Essa bomba é projetada de forma a facilitar a limpeza. Alguns dos modelos de bombas de parafuso excêntricas também têm carrinhos montados nelas para melhorar a realocação entre os processos.
Figura: Bomba de parafuso excêntrica de grau alimentício com um carrinho.
Bomba de parafuso excêntrica horizontal
Uma bomba de parafuso excêntrico horizontal é uma bomba cujo eixo de acionamento está alinhado horizontalmente. Esse tipo de bomba é fácil de instalar e fazer manutenção, pois suas peças internas são facilmente acessíveis. No entanto, esse tipo de bomba tende a ocupar muito espaço de instalação. Além disso, esse tipo de bomba tem capacidade limitada em relação à sua cabeça de sucção positiva líquida (NPSH). Esse tipo de bomba de parafuso excêntrica funciona com o mesmo princípio de usar rotores e estatores para criar cavidades de fluido, assim como outras bombas de parafuso excêntricas.
Figura: Bomba de parafuso excêntrica horizontal
Bomba de parafuso excêntrica vertical
São bombas de parafuso excêntricas instaladas na direção vertical. Essas bombas se encaixam bem onde há espaço limitado para instalação em relação à contraparte horizontal. Os fabricantes de bombas de parafuso excêntricas fabricam as bombas com um comprimento de imersão personalizável. Isso ajuda o usuário final a instalar a bomba sem os desafios do comprimento insuficiente de imersão. Essas bombas têm sido usadas em aplicações como o bombeamento de esgoto para a principal estação de tratamento de esgoto. Essas bombas são fabricadas em projetos curtos e longos, permitindo uma variedade de aplicações. A versão curta dessa bomba de parafuso excêntrico tem a placa de montagem como suporte durante a instalação, enquanto a versão longa tem a guia e o suporte para reduzir as oscilações e vibrações quando usada em aplicações de imersão profunda. Ambas as versões têm configurações de acoplamento fechado e aço inoxidável para protegê-las contra a corrosão de peças como a carcaça do estator.
Figura: Bomba de parafuso excêntrica vertical.
Bomba de parafuso excêntrica de macerador
Essa bomba é usada para triturar e cortar partículas sólidas no fluido que está sendo bombeado. Essa bomba de parafuso excêntrico tem um cortador feito de aço inoxidável endurecido. Esse cortador é responsável por cortar as partículas sólidas. Isso ajuda a bomba a bombear com eficiência o fluido por meio de tubos de pequeno diâmetro em uma elevação elevada ou em longas distâncias sem dificuldades quando o meio tem grandes componentes sólidos. Esse tipo de bomba de parafuso excêntrico é fabricado de forma a atingir uma alta elevação de sucção, o que a torna adequada para aplicações difíceis, como aquelas em que a mídia a ser bombeada tem componentes sólidos e fluidos muito viscosos. Depois que os sólidos são triturados em pedaços menores, eles são transferidos pelos tubos sem causar falha ou bloqueio da bomba.
Figura: Bomba de parafuso excêntrica de macerador.
Bomba de parafuso excêntrica multifásica
Esta é uma bomba de parafuso excêntrica projetada para lidar com meios nas fases sólida, líquida e de vapor. Essa é uma bomba muito importante em aplicações em que a mídia está misturada com as três fases. Os sólidos podem levar à abrasão, enquanto o vapor pode levar ao superaquecimento e, portanto, isso pode reduzir a vida útil da bomba. Entretanto, os fabricantes de bombas de parafuso excêntricas multifásicas fabricam essas bombas com recursos que garantem resistência suficiente para lidar com fluidos com as três fases. Isso é visto com frequência em aplicações de petróleo bruto, em que o petróleo bruto é misturado com areia, gás e água. Convencionalmente, é necessário que o gás seja removido do petróleo bruto. Entretanto, com o uso de uma bomba de parafuso excêntrica multifásica, isso não é um problema, pois a bomba funcionará em todas as três fases do meio. Devido à capacidade dessa bomba de trabalhar em meios multifásicos, seu projeto e custo tendem a ser mais altos em relação a outras bombas de parafuso excêntricas.
Figura: bomba de parafuso excêntrica multifásica.
Quando usar uma bomba de parafuso excêntrico?
- Ao bombear fluidos viscosos. Uma bomba de parafuso excêntrico é uma boa opção para bombear fluidos muito viscosos em relação a outras bombas, como as centrífugas. Quando as bombas centrífugas são usadas para bombear esses fluidos muito viscosos, elas se tornam ineficientes. Dessa forma, o fluxo de fluido fica muito baixo e, depois de algum tempo, pode parar, além de resultar em maior consumo de energia, o que as torna antieconômicas. Por outro lado, quando uma bomba de parafuso excêntrico é usada para bombear fluidos viscosos, ela se torna mecanicamente eficiente e reduz a potência necessária, bem como o aumento do fluxo. Em uma bomba de parafuso excêntrico, apesar do nível de viscosidade, haverá um fluxo contínuo. Além disso, em termos de viscosidade variável, uma bomba de parafuso excêntrico seria muito adequada, pois pode fornecer um fluxo constante, independentemente da viscosidade do fluido.
- Quando há necessidade de fluxo variável. A bomba de parafuso excêntrica é capaz de fornecer fluxo de fluido variável, pois é fácil regular o fluxo de fluido de acordo com as necessidades do usuário. O fluxo pode ser regulado pela variação da velocidade da bomba por meio da caixa de engrenagens. A velocidade da bomba é proporcional à taxa de fluxo.
- Quando você precisa separar fluidos. Uma bomba de parafuso excêntrico é uma boa opção quando os fluidos precisam ser separados. Por exemplo, supondo que alguém queira uma bomba para transferir água e óleo em um determinado dispositivo de separação. Para facilitar o processo de separação, as gotas de água precisam ser menores do que as gotas de óleo. Se esses fluidos forem bombeados usando outras bombas, como bombas centrífugas, elas misturam o óleo e, portanto, as gotículas de óleo se tornam muito pequenas, o que interfere no processo de separação. Se a bomba usada for uma bomba de parafuso excêntrico, será mais fácil porque essa bomba não emulsiona nem mistura as gotículas de óleo.
- Condições de sucção. As bombas de parafuso excêntricas precisam de baixo torque para puxar o fluido para dentro da bomba porque a velocidade da bomba é baixa. Essas bombas também podem encher apesar da pressão de sucção muito baixa. As bombas centrífugas não podem funcionar em condições de baixa pressão e também operam em velocidade muito alta, o que significa que seu torque seria baixo.
- Usadas em medição e dosagem. Essas bombas transferem fluidos com baixa pulsação e, portanto, são adequadas para medição e dosagem.
- Quando é necessário um fluxo preciso. Uma bomba de parafuso excêntrica pode fornecer um fluxo preciso para cada rotação, pois cada rotação resulta em um volume específico de fluido.
- Para lidar com fluidos abrasivos. As bombas de parafuso excêntricas têm uma velocidade interna baixa em relação às bombas centrífugas. Quando o fluido tem algumas partículas sólidas em outras bombas feitas de materiais metálicos, ele pode facilmente causar desgaste ou danos às peças devido à baixa tolerância e à alta rotação.
Aplicações da bomba de parafuso excêntrico
- As bombas de parafuso excêntricas são usadas no bombeamento de lodo e esgoto.
- Eles são usados para bombear produtos químicos viscosos em fábricas.
- Eles são usados nos setores de papel e celulose.
- Eles são usados para bombear biomassa.
- Eles são usados na produção de gás e petróleo.
- Eles são usados em aplicações de dosagem e medição.
- Eles são usados para bombear produtos sensíveis ao cisalhamento.
- Eles são usados no processamento de alimentos e bebidas.
Vantagens da bomba de parafuso excêntrica
- Eles têm um fluxo pulsante baixo.
- Elas são reversíveis.
- Eles podem bombear fluidos muito viscosos.
- Eles podem triturar e bombear partículas sólidas.
- Uma bomba de parafuso excêntrico pode trabalhar com fluidos abrasivos.
- Ele pode produzir altas pressões.
- Sua velocidade pode ser variada para se adequar à aplicação.
Desvantagens da bomba de parafuso excêntrica
- Eles se movem lentamente, reduzindo a taxa de fluxo.
- Eles podem bombear por uma distância limitada.
- Os eixos podem se deformar sob altas cargas.
Solução de problemas da bomba de parafuso excêntrica
A bomba de parafuso excêntrico não está dando partida
- Aderência do estator e do rotor. Lubrifique o estator e o rotor usando óleo inerte ou glicerina.
- Excesso de pressão na saída. Use um motor ou uma bomba maior. Além disso, tente alterar a configuração da tubulação para reduzir a pressão de saída.
- Bloqueio. Remova os sólidos na porta de inspeção. Se não for possível, desmonte a bomba para que você possa remover facilmente todos os sólidos e limpar a bomba com facilidade.
- Fluido congelado. Isso pode ser devido à temperatura muito baixa na bomba. Instale o aquecimento de traços.
- O estator não é compatível com o fluido. Verifique a compatibilidade química do estator e do fluido.
- A velocidade da bomba não está correta. Verifique a velocidade da bomba para ter certeza de que está dentro da faixa recomendada. Além disso, verifique se a rpm, a tensão, a potência absorvida e a frequência estão de acordo com as recomendações do fabricante.
- Viscosidade muito alta. Verifique se a viscosidade do fluido está de acordo com as especificações da bomba.
A bomba de parafuso excêntrica não está produzindo sucção
- Bloqueio. Remova os sólidos na porta de inspeção ou tente desmontar a bomba para uma limpeza eficaz.
- Entrada de ar. Pode ser a permeação de ar através dos tubos de entrada ou das vedações. Aperte os parafusos das juntas e substitua as vedações desgastadas.
- Alta velocidade da bomba. Verifique se a velocidade da bomba está dentro da faixa recomendada.
- Sentido de rotação incorreto. Certifique-se de que o sentido de rotação seja o indicado na placa de identificação da bomba.
- Estator desgastado; substitua-o.
- Rotor desgastado; substitua-o.
Bomba de parafuso excêntrica com taxa de fluxo incorreta
- Transmissão defeituosa ou quebrada. Verifique a transmissão e conserte-a quando necessário.
Bomba de parafuso excêntrica com vibrações muito altas
- Eixo de transmissão. Verifique o movimento do eixo de acionamento. Isso pode ser devido a uma bucha instalada incorretamente.
- Desalinhamento do eixo. Verifique se todos os eixos estão alinhados corretamente.
- Sólidos grandes. Reduza o tamanho do sólido ou instale um cortador para reduzir os sólidos antes de serem bombeados.
Vazamento da vedação
- Sistema de vedação. O sistema de vedação usado não é adequado para essa bomba e precisa ser trocado.
- Selo mecânico. Verifique se os selos estão desgastados e substitua-os quando necessário.
- Bloqueio. Remova os sólidos da porta de inspeção. Se possível, desmonte a bomba para uma limpeza eficaz da bomba.
Resumo
A bomba de parafuso excêntrico também é conhecida como bomba de cavidade progressiva. Essa bomba funciona recebendo energia de um motor principal, que pode ser um motor de combustão interna ou um motor elétrico. O motor principal, por meio do eixo de acionamento e do acoplamento, ajuda a transmitir a energia para a bomba. A bomba tem um rotor metálico e um estator feito de borracha. O rotor é usinado com parafusos helicoidais que ajudam a bomba a criar cavidades de fluido à medida que o rotor gira. A rotação do rotor continua a mover o fluido da seção de entrada para a seção de saída. A bomba de parafuso excêntrico move os fluidos em baixas pulsações e tem uma taxa de fluxo constante. Cada rotação do rotor produz um volume específico de fluido, o que facilita a determinação da taxa de fluxo de uma bomba de parafuso excêntrico, ao contrário de outras bombas, como a bomba centrífuga.
Essa bomba é usada em muitos setores, como produção de petróleo e gás, alimentos e bebidas, papel e celulose, transferência de lodo e esgoto, transferência de biomassa, dosagem e aplicações de medição, entre outros. A razão pela qual essa bomba é usada em muitas aplicações se deve às suas características exclusivas, como ser reversível, capacidade de bombear fluidos de qualquer nível de viscosidade, capacidade de liberar vazão constante, variar sua velocidade, capacidade de trabalhar com fluidos com sólidos, capacidade de trabalhar com fluidos que precisam de dispositivos de separação, entre outras. Entretanto, as bombas de parafuso excêntricas usam eixos para deflexões de potência que tendem a se deformar sob cargas pesadas. Essas deflexões podem danificar os rolamentos da bomba e até mesmo outros componentes da bomba. Entretanto, as vantagens da bomba de parafuso excêntrico superam de longe as desvantagens.