Bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
O que é uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo?
Uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo é um tipo de bomba de parafuso que consiste em dois parafusos e uma engrenagem de sincronização. Um parafuso é o acionador, enquanto o outro é o parafuso acionado. Os parafusos se misturam para pressionar o líquido e movê-lo dentro do sistema da bomba. Um motor elétrico fornece o movimento rotativo necessário ao parafuso de acionamento acoplado ao seu eixo. O parafuso acionador gira a engrenagem de sincronização, girando o parafuso acionado de modo que os conjuntos de rotor macho e fêmea não criem contato metal-metal. Dessa forma, a engrenagem de sincronização transmite o movimento do parafuso de acionamento para o parafuso acionado, que gira em torno de seu eixo e de forma oposta à engrenagem de acionamento.
Essas bombas são autoescorvantes com melhor capacidade de sucção e exigem menos manutenção para a mesma faixa de velocidade; portanto, são um dos tipos de bombas mais confiáveis para muitas operações. Os fabricantes de bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo projetam essas bombas para excelente desempenho em muitas aplicações, como nos setores marítimo e petroquímico, geração de energia, processamento de alimentos etc.
Figura: mostrando a configuração de uma bomba de engrenagem helicoidal de deslocamento positivo
As bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo têm muitas características atraentes, como a capacidade de operar em uma ampla gama de velocidades, um funcionamento a seco por um curto período de tempo e tolerar a poluição. Além disso, ela tem um requisito de cabeça de sucção de baixa pressão líquida e pode lidar com fluidos com diferentes viscosidades e fluxo de alto volume.
Componentes de uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
Carcaça
A carcaça da bomba é a parte que abriga os parafusos, a engrenagem de sincronização, a carcaça do rolamento e outros componentes internos da bomba. Ela também possui portas de entrada e saída. As carcaças da bomba geralmente são feitas de ferro fundido por ser mais barato. Entretanto, também podem ser feitas de aço carbono, aço inoxidável e ligas de alumínio.
Figura: mostrando várias partes de uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
Parafuso de acionamento
O parafuso de mergulho, ou o rotor macho, de um lado, conecta-se ao eixo do motor elétrico e a uma engrenagem de sincronização na outra extremidade. A principal função do parafuso de acionamento é girar o parafuso acionado por meio de uma engrenagem de sincronização. Os fabricantes de bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo produzem parafusos de acionamento principalmente com materiais de aço, incluindo aço de alta resistência, aço-liga, aço endurecido e aço com tratamento de superfície.
Parafuso acionado
Os parafusos acionados ou o rotor fêmea se encaixam bem no parafuso de acionamento. Ele também tem uma área de folga constante que ajuda a reter o líquido dentro do espaço restrito. Ele recebe o movimento rotativo da engrenagem de sincronização, girando dentro de seu eixo e na direção oposta. O parafuso de acionamento também é feito de aço de alta resistência, aço-liga e aço endurecido porque esses materiais são fortes e podem resistir à vibração.
Engrenagem de sincronização
A engrenagem de sincronização é o elo entre o parafuso de acionamento e os parafusos acionados. Sua principal função é girar o parafuso de acionamento e garantir que o parafuso de acionamento não crie contato metal-metal com o parafuso de acionamento. A engrenagem de sincronização obtém o movimento de rotação do parafuso de acionamento e o transmite ao parafuso acionado.
Eixo de acionamento
O eixo de acionamento conecta o motor principal (ou seja, o motor elétrico) e o conjunto da bomba. Ele é fixado ao eixo do motor e ao parafuso de acionamento usando um conjunto de acoplamentos flexíveis. Ele facilita a rotação do parafuso de acionamento quando o motor está funcionando.
Rolamento
Os parafusos da bomba são apoiados por rolamentos em cada extremidade. Os rolamentos ajudam a manter os componentes da bomba alinhados. Eles suportam a massa do parafuso e as cargas hidráulicas impostas à tripulação, ao eixo de acionamento e às cargas devidas ao acoplamento do eixo ou ao acionamento por correia. Eles ajudam a manter o movimento axial e lateral do parafuso dentro de limites aceitáveis. Na maioria dos casos, o mancal da bomba é o fluido de bombeamento que lubrifica os mancais. Eles fazem parte do equilíbrio do empuxo axial da bomba, pois a pressão de descarga em um lado do mancal e a pressão de sucção no outro lado se anulam enquanto fornecem líquido para resfriamento e lubrificação.
Jaqueta de resfriamento
Uma camisa de resfriamento, também chamada de gerador de fluxo, garante um fluxo adequado de água na superfície do motor para resfriá-lo. Ela é usada quando a instalação da bomba está em águas abertas, onde não há poço para guiar a água sobre a superfície do motor.
Válvula de alívio de pressão
A função das válvulas de alívio de pressão é proteger a bomba contra sobrepressões que podem danificar os componentes internos da bomba. As bombas de parafuso geram muita pressão durante a operação, e as válvulas de alívio de pressão ajudam a retornar a pressão extra para a entrada.
Vedações de ar
As vedações impedem o vazamento de ar para dentro da bomba quando ela está sob condições de vácuo.
Portas de entrada e saída
As portas de entrada e de saída das bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo são diferentes. A bomba aspira o líquido pela porta de entrada e o descarrega pela porta de saída. Os fabricantes de bombas de engrenagens helicoidais de deslocamento positivo projetam as portas de entrada e saída para manter um meio líquido suficiente quando a bomba eventualmente parar. Isso ajuda a garantir que o tubo de sucção não seque rapidamente.
Figura: Componentes de uma bomba de engrenagem helicoidal de deslocamento positivo.
Como funciona uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo?
Quando os motores elétricos dão partida, o eixo de acionamento transfere o torque para o parafuso acionado por meio de um acoplamento flexível. O parafuso de acionamento gira a engrenagem de sincronização, e a engrenagem de sincronização transmite essa rotação para os parafusos acionados. À medida que os parafusos giram juntos e de forma oposta, seus perfis se encaixam, criando cavidades apertadas que ajudam a reter e transportar o fluido da sucção para a porta de descarga. O volume retido diminui em direção ao lado da descarga, criando uma alta pressão para superar a contrapressão a jusante do sistema. As cavidades da bomba abrem e fecham suavemente, resultando em uma operação silenciosa da bomba e em uma descarga com baixas pulsações. Os parafusos giram com uma folga radial significativa em relação ao furo, eliminando o desgaste abrasivo e melhorando a adequação da bomba para a transferência de fluidos com baixa lubrificação.
Figura: Funcionamento de uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo.
Tipos de bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
Em geral, o projeto das bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo é de sucção única, o que significa que o líquido entra por um lado e sai pelo outro. No entanto, elas podem ser classificadas como bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo horizontal ou vertical
Bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo horizontal
Os parafusos de acionamento e os parafusos de acionamento em uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo horizontal são orientados horizontalmente.
Figura: mostrando uma bomba de engrenagem helicoidal de deslocamento positivo horizontal
Bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo vertical
Os tipos verticais de bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo têm parafusos e eixos de acionamento orientados verticalmente.
Figura: mostrando uma bomba de engrenagem helicoidal de deslocamento positivo vertical
Aplicações de uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
As bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo são utilizadas em muitas aplicações, como em processos alimentícios, secagem de alimentos, laticínios, bebidas e cosméticos, farmacêuticos, químicos, petróleo, manufatura, gás e mineração. Os usos típicos incluem
- As bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo são usadas para bombear fluidos altamente viscosos e fluidos de baixa viscosidade sob alta pressão.
- Eles também são usados em aplicações de alta potência, como transferência de óleo lubrificante de peso.
- Elas também se aplicam à transferência de produtos estruturais sensíveis.
- Eles também são usados em aplicações que exigem fluxo sem pulsação.
- As bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo também se aplicam a revestimentos em larga escala, como revestimentos de vidro arquitetônico.
- Eles são usados em navios para mover o óleo combustível do tanque de fundo duplo para os tanques de decantação.
- Elas são usadas como bombas de desbaste para bombas de alto vácuo.
- Eles também são usados em fornos a vácuo para queima e calcinação.
- Eles também são usados no sistema hidráulico para gerar e superar a pressão.
- Também usado para lubrificação e bombeamento multifásico.
- Eles também são usados em máquinas-ferramentas, moinhos de vento e prensas.
- Eles podem ser usados para fluidos sensíveis ao cisalhamento, fluidos não newtonianos e emulsões, pois apresentam baixas taxas de cisalhamento durante a operação.
Vantagens da bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
- As bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo são altamente confiáveis para uma variedade de operações.
- Eles têm alta versatilidade de aplicação, pois podem ser usados em diversas aplicações.
- Eles têm melhor capacidade de sucção.
- Eles são autoescorvantes e podem operar com baixa pressão de sucção.
- Eles proporcionam uma operação bastante eficiente e uma descarga sem pulsação.
- A bomba requer manutenção mínima; o projeto é altamente resistente ao desgaste abrasivo e a engrenagem de sincronização evita qualquer contato entre os parafusos, o que causa o desgaste dos mesmos.
- Eles são perfeitos para líquidos viscosos e multifásicos e misturas de gases.
- Eles bombeiam fluidos com propriedades lubrificantes; portanto, não requerem serviço de lubrificação.
- Eles são tolerantes a gases e podem manusear fluidos com gases arrastados sem bloqueio de vapor.
- Eles também podem operar na velocidade máxima de fluxo.
Desvantagens da bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
- Os custos iniciais de aquisição e instalação podem ser muito altos.
- Eles exigem a instalação de um reator de gás para transferir o gás de iluminação.
- Se usados para bombear gases leves sem um lastro de gás, eles resultam em baixa velocidade de bombeamento e menor pressão final.
- Não é fácil dimensionar a taxa de bombeamento abaixo de 50 metros cúbicos por hora.
Solução de problemas de uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo
A bomba não consegue se autoaspirar
- A direção do motor está incorreta. Inspecione o sentido de rotação do motor e inverta-o, se necessário. Certifique-se de que a rotação do motor esteja alinhada com a seta fornecida na placa de identificação pelo fabricante da bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo.
A bomba aumentou o ruído e a vibração
- Há desgaste nas partes internas da bomba. Inspecione os parafusos, os rolamentos e a carcaça quanto a desgaste e substitua-os, se necessário.
- Algumas partes da bomba estão em contato. Verifique se algumas partes da bomba estão em contato correto.
- Há um bloqueio no sistema. Inspecione o sistema quanto a bloqueios e verifique se as válvulas estão funcionando nos lados de sucção e descarga.
- A válvula de alívio está abrindo e fechando rapidamente. Aumente a pressão de ajuste da válvula de alívio de acordo com o guia do fabricante da bomba.
A bomba emite uma descarga de baixa pressão
- A bomba não atende ao NPSH do fabricante da bomba. Aumente a pressão de sucção e o nível do tanque de sucção ou reduza a velocidade da bomba.
- Os parafusos estão desgastados. Inspecione e substitua os parafusos se for necessário.
- Há muita entrada de ar na bomba. Verifique as conexões da tubulação quanto a desgaste e entrada de ar.
A bomba está absorvendo muito ar
- As conexões da tubulação estão muito desgastadas. Inspecione, conserte ou substitua a conexão da tubulação.
- Vedação defeituosa na porta de sucção. Inspecione e conserte a vedação da bomba.
- A velocidade da bomba está baixa. Aumente a velocidade da bomba até o nível recomendado pelo fabricante da bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo.
Resumo
Uma bomba de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo é composta por dois parafusos e uma engrenagem de sincronização. A engrenagem de sincronização conecta o acionador e os parafusos acionados para que não haja contato metal-metal, evitando danos à bomba. O acionador e os parafusos acionados se misturam para pressionar o líquido e movê-lo dentro do sistema da bomba. Durante a operação, um motor elétrico fornece a energia mecânica para girar o parafuso de acionamento, que gira a engrenagem de sincronização. E a engrenagem de sincronização transmite o movimento rotativo para a engrenagem do parafuso, fazendo com que ele gire na direção oposta à do parafuso de acionamento. À medida que os parafusos giram, seus perfis se entrelaçam, criando cavidades apertadas que ajudam a reter e transportar o fluido da sucção para a porta de descarga. Os fabricantes de bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo projetam as bombas para ter um desempenho excelente em muitas aplicações, como nos setores marítimo e petroquímico, na geração de energia e no processamento de alimentos. O projeto dessa bomba é exclusivamente de sucção única, mas as bombas estão disponíveis em configurações horizontais e verticais.
As bombas de engrenagem de parafuso de deslocamento positivo são equipadas com alta capacidade de sucção e são altamente confiáveis e versáteis nas aplicações. Elas são autoescorvantes e podem manusear líquidos com gás arrastado sem bloqueio de vapor. Além disso, operam silenciosamente e podem fornecer descarga sem pulsação. No entanto, não podem funcionar a seco por muito tempo, pois o funcionamento a seco pode danificar a bomba, e sua aquisição é cara.