Bomba de parafuso
Introdução
Uma bomba de parafuso é um tipo de bomba de deslocamento positivo. Essa bomba também é conhecida como bomba de parafuso para água. Como o nome sugere, essa bomba usa um parafuso para transportar fluidos ao longo do eixo do parafuso. Os parafusos da bomba se intertravam para criar pressão que move o fluido no sistema. Os parafusos estão em malha uns com os outros. Quando um fluido deve ser bombeado, ele entra na bomba por meio de uma válvula de sucção e flui linearmente para o lado da descarga junto com os parafusos intertravados. Há um pequeno espaço entre a cavidade da bomba e o parafuso, o que aumenta a pressão do fluido à medida que ele passa pela bomba. Os fabricantes de bombas de parafuso as fabricam para uso em diferentes setores, como transporte marítimo, geração de energia, terminais, processamento químico e tubulações, produção de petróleo e gás e refinarias.
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O que é uma bomba de parafuso?
A bomba de parafuso é muito amigável, pois raramente precisa de manutenção devido ao número reduzido de peças rotativas. Essa bomba é útil quando se pretende bombear um volume fixo de líquidos de várias viscosidades, volumes e faixas de pressão. Esse tipo de bomba é confiável e fácil de operar. Os fabricantes de bombas de parafuso tornam o projeto da bomba fácil de manter. Esse tipo de bomba recebe energia de um motor principal, que pode ser um motor de combustão interna (IC) ou um motor elétrico de indução. A carcaça da bomba de parafuso tem extremidades de descarga e sucção. Uma válvula de sucção é colocada na base da bomba e uma válvula de descarga é colocada na parte superior. Há também uma válvula de retenção montada na extremidade de descarga para evitar que o fluido flua para trás.
Figura: Bomba de parafuso.
Como funciona uma bomba de parafuso?
Como mencionado anteriormente, uma bomba de parafuso é uma bomba de deslocamento positivo. Esse tipo de bomba é acionado por meio de dois parafusos em contra-rotação. Quando a bomba de parafuso começa a funcionar, a energia é transmitida do motor principal usando o parafuso de acionamento. O parafuso de acionamento é conectado ao eixo de acionamento responsável por acionar o parafuso de acionamento. Assim que o parafuso de acionamento começa a girar, o parafuso acionado também gira, pois ambos estão em malha um com o outro. Quando os parafusos se movem, eles resultam em um vácuo parcial no lado da entrada da bomba. Devido a esse vácuo, o fluido é sugado para dentro da bomba a partir da válvula de sucção. Quando o fluido entra na bomba, ele fica preso entre a folga dos parafusos. O fluido preso se move à medida que os parafusos continuam girando. À medida que os parafusos se movem, a quantidade de fluido preso diminui e a pressão do fluido aumenta. Quando a pressão do fluido aumenta até o nível de pressão desejado, ele sai da válvula de saída e flui para o destino desejado.
Quando uma bomba de parafuso está trabalhando com fluido viscoso, como óleos, a superfície do parafuso fica lubrificada à medida que o fluido é bombeado, de modo que há uma pequena ou nenhuma folga entre os parafusos rotativos.
Figura: Funcionamento de uma bomba de parafuso.
Componentes de uma bomba de parafuso
Uma bomba de parafuso consiste em vários componentes. Os mais comuns são o parafuso de acionamento, o parafuso acionado, a engrenagem de sincronização, a válvula de alívio de pressão, os rolamentos, as portas de entrada e de saída e o eixo de acionamento.
Figura: Componentes das bombas de parafuso.
Parafuso da chave
Esse é um dos componentes rotativos de uma bomba de parafuso. Essa peça ajuda a conectar o motor e o eixo de acionamento. Ela ajuda a bombear o fluido em uma taxa de fluxo consistente. Um lado do parafuso de acionamento se conecta à engrenagem de sincronização, enquanto o outro lado se conecta ao eixo de acionamento. O parafuso de acionamento é acionado pelo eixo do motor principal. Com a energia do motor principal, o parafuso do acionador gira o parafuso acionado. Tanto o parafuso de acionamento quanto o parafuso acionado estão em malha. O parafuso de acionamento é feito de um material metálico muito resistente, como aço de alta resistência. A principal função do parafuso de acionamento é girar o parafuso acionado usando uma engrenagem de sincronização.
Parafuso acionado
O parafuso acionado também é feito do mesmo material resistente que o parafuso de acionamento, como aço de alta resistência. Esse componente gira ao longo de seu eixo devido ao movimento aprimorado pela engrenagem de sincronização. O parafuso acionado e o parafuso de acionamento giram em direções opostas. O parafuso acionado tem uma área de folga consistente. Essa área de folga ajuda a reter o fluido na folga apertada. Quando o parafuso acionado e o parafuso condutor se movem simultaneamente, o volume do fluido diminui e se move para a porta de saída. Com esse movimento, a pressão do fluido aumenta. Dessa forma, o fluido é descarregado pela porta de descarga.
Engrenagem de sincronização
Essa engrenagem aciona o parafuso acionado. Elas funcionam de forma a evitar o contato metal-metal entre o conjunto do rotor macho e fêmea. Isso ajuda a conectar o parafuso de acionamento e o parafuso acionado. A engrenagem de sincronização recebe energia por meio do parafuso de acionamento, que é então transmitida ao parafuso acionado. Dessa forma, ela aciona o parafuso acionado.
Portas de entrada e saída
Há diferentes portas de entrada e de saída em uma bomba de parafuso. A porta de entrada é usada para sugar o fluido para dentro da bomba. A porta de saída é usada para descarregar o fluido no sistema de tubulação. Os fabricantes de bombas de parafuso fabricam as bombas de modo que haja fluido suficiente quando o bombeamento é interrompido. Isso ajuda a fornecer o fluido inicial para a bomba. Portanto, mesmo quando o tubo de sucção estiver seco ou vazio, a bomba não secará em um curto espaço de tempo.
Válvula de alívio de pressão
As bombas de parafuso estão na categoria de bombas de deslocamento positivo. Essas bombas podem criar pressão mesmo que a saída esteja fechada. Isso resulta em um acúmulo de pressão que pode causar danos às partes internas da bomba ou ferimentos no operador da bomba. Por isso, os fabricantes de bombas de parafuso projetam a bomba com uma válvula de alívio de pressão que ajuda a proteger o operador, a bomba e outras máquinas conectadas. A válvula de alívio retorna a pressão extra para a entrada. Outra alternativa para neutralizar a pressão extra é a recirculação do fluido de saída.
Rolamentos
Quando a bomba de parafuso montada verticalmente está funcionando, os rolamentos superiores sofrem mais cargas e forças nas direções axial e radial. Dessa forma, os rolamentos inferiores sofrem uma tensão muito baixa. O rolamento inferior é destinado a sustentar as peças de alinhamento da bomba. Para bombas de parafuso instaladas em uma direção paralela, os rolamentos deslizantes e de rolos sofrem cargas muito baixas. Isso acontece porque as cargas axiais e radiais resultantes são opostas uma à outra e, portanto, se cancelam.
Eixo de acionamento
Esse é um eixo usado para transmitir energia do motor principal para o conjunto da bomba. Isso é feito com o uso de acoplamentos mecânicos adequados para garantir a resistência mecânica entre os eixos conectados. Na maioria dos casos, o eixo de acionamento é o principal componente da bomba, pois vai de um lado para o outro para garantir a operação do parafuso de acionamento. A bomba dessa construção tem o rolamento de fixação do eixo de acionamento instalado na direção axial. Por isso, é muito importante alinhar o eixo de acionamento perfeitamente para ajudar a bomba a ter uma vida útil longa.
Tipos de bombas de parafuso
Bomba de parafuso único
As bombas de parafuso simples funcionam empregando o princípio do deslocamento positivo. Essa bomba é composta por um rotor espiral simples e um estator espiral duplo. Essas bombas são reversíveis. Quando o rotor da bomba se move no estator, ele forma cavidades. Dessa forma, o fluido se move ao longo da cavidade gerada devido à ação de deslocamento positivo, após o que é descarregado da bomba pela porta de descarga. Essas bombas também são conhecidas como bombas de rosca sem fim, bombas de cavidade progressiva ou bombas PC. As bombas de parafuso único são adequadas para bombear fluidos que precisam de um fluxo constante e não pulsante. As bombas de parafuso único são mais conhecidas por sua excelente capacidade de sucção. Elas são usadas em vários setores, como esgoto, petróleo e gás, transporte marítimo, tintas, produtos químicos, papéis, cerâmica, entre outros. As bombas de parafuso único podem trabalhar com eficácia em meios abrasivos ou não abrasivos com ou sem partículas sólidas, como lodo, esgoto de água de porão, entre outros. As bombas de parafuso simples são mais baratas. O mais importante é que as bombas de parafuso único não entopem.
Figura: Bomba de parafuso simples.
Bomba de parafuso único
As bombas de parafuso simples funcionam empregando o princípio do deslocamento positivo. Essa bomba é composta por um rotor espiral simples e um estator espiral duplo. Essas bombas são reversíveis. Quando o rotor da bomba se move no estator, ele forma cavidades. Dessa forma, o fluido se move ao longo da cavidade gerada devido à ação de deslocamento positivo, após o que é descarregado da bomba pela porta de descarga. Essas bombas também são conhecidas como bombas de rosca sem fim, bombas de cavidade progressiva ou bombas PC. As bombas de parafuso único são adequadas para bombear fluidos que precisam de um fluxo constante e não pulsante. As bombas de parafuso único são mais conhecidas por sua excelente capacidade de sucção. Elas são usadas em vários setores, como esgoto, petróleo e gás, transporte marítimo, tintas, produtos químicos, papéis, cerâmica, entre outros. As bombas de parafuso único podem trabalhar com eficácia em meios abrasivos ou não abrasivos com ou sem partículas sólidas, como lodo, esgoto de água de porão, entre outros. As bombas de parafuso simples são mais baratas. O mais importante é que as bombas de parafuso único não entopem.
Figura: Bomba de parafuso excêntrica.
Bomba de parafuso duplo
Uma bomba de parafuso duplo também é conhecida como bomba de dois parafusos ou bomba de parafuso duplo. O nome se deve ao fato de essa bomba ter dois parafusos. Uma bomba de parafuso duplo é uma bomba versátil destinada a operações pesadas, como a transferência de óleo pesado. As bombas de parafuso duplo são autoescorvantes. Esse tipo de bomba de parafuso tem acionamento conectado ao motor principal e contém uma engrenagem usada para girar o próximo parafuso. As bombas de parafuso duplo são usadas em diferentes setores, como alimentos, transporte e energia petroquímica, entre outros. Essa bomba tem um desempenho excelente devido a suas propriedades, como
- Capacidade de funcionar a seco.
- Baixo brilho líquido.
- Ele pode operar em velocidades variáveis.
- Ele precisa de uma cabeça de sucção positiva líquida baixa.
- Ele pode tolerar a contaminação.
- Ele pode lidar com grandes quantidades de fluidos e fluidos de alta viscosidade.
- Ele é altamente confiável.
Figura: Bomba de rosca dupla.
Bomba de parafuso triplo
Uma bomba de parafuso triplo também é conhecida como bomba de três parafusos. Como o nome sugere, essa bomba tem três parafusos e um motor principal, que pode ser um motor elétrico ou um motor de combustão interna. Esse tipo de bomba de parafuso é uma das bombas de parafuso mais comuns usadas em aplicações de geração de energia. Ela tem um único rotor feito de aço endurecido. O rotor realiza a tarefa de bombeamento junto com dois rotores ociosos feitos de ferro fundido ou aço temperado. Os rotores trabalham em uma fina película de fluido no revestimento da bomba, que funciona como um grande mancal para melhorar o suporte e proteger contra o contato metal-metal. Além disso, as bombas de parafuso triplo têm uma linha de equilíbrio interna que ajuda a equilibrar os rotores, anulando assim as forças axiais e a necessidade de rolamentos axiais. Essa bomba precisa de um único rolamento para posicionar os rotores e uma única vedação, dependendo da pressão de sucção.
Figura: Bomba de parafuso triplo.
Bomba de vácuo de parafuso
A bomba de vácuo de parafuso é um tipo de bomba de parafuso rotativa usada para criar vácuo. A bomba de vácuo de parafuso consiste em dois rotores acoplados. Os dois rotores giram em direções opostas. A ação da rotação é responsável por mover as moléculas de ar presas ao longo dos parafusos. O ar aprisionado se move ao longo do parafuso e, por fim, torna-se comprimido e é descarregado no lado oposto. Essas bombas podem ser secas ou seladas a óleo. A bomba de parafuso a vácuo seca não precisa de lubrificação/câmara de óleo. Elas não emitem óleo e são resfriadas por ar. As bombas de parafuso a vácuo a seco podem criar um vácuo maior em comparação com as bombas de parafuso a vácuo com vedação a óleo. A bomba vedada a óleo usa óleo para resfriamento, vedação e lubrificação. A bomba de parafuso a vácuo com vedação a óleo é adequada para aplicações difíceis que não têm requisitos de vácuo limpo. Aplicações da bomba de parafuso a vácuo para embalagem, trabalho com madeira, secagem e limpeza, entre outras.
Figura: Bomba de parafuso a vácuo
Vantagens da bomba de parafuso
- Os fabricantes de bombas de parafuso fabricam as bombas de forma que elas possam funcionar a seco.
- As bombas de parafuso são feitas de estrutura compacta, o que aumenta sua resistência.
- As bombas de parafuso movem os fluidos na direção axial sem causar turbulência. Isso ajuda a reduzir as bolhas formadas devido a fluidos viscosos.
- As bombas de parafuso são fáceis de reparar e manter.
- As bombas de parafuso podem ser usadas para todos os tipos de fluidos.
- Essas bombas raramente fazem barulho durante a operação.
- As bombas de parafuso transportam um fluxo consistente e não pulsante de fluidos.
- As bombas de parafuso têm recursos de escorvamento automático.
- Eles são robustos em sua construção, o que os torna fortes.
- Eles são confiáveis, pois raramente falham durante o uso.
- Eles transportam fluidos em uma velocidade muito alta.
- As bombas de parafuso têm alta tolerância a vapores de água e partículas de poeira.
- As bombas de parafuso têm rotação sem atrito.
- Eles são conhecidos por sua alta eficiência.
- Eles podem bombear fluidos altamente viscosos sem perder o fluxo do fluido.
Desvantagens da bomba de parafuso
- A instalação de bombas de parafuso é bastante cara para pequenas indústrias.
- Ele precisa da ajuda de um lastro de gás para transportar gases leves.
- O desempenho das bombas de parafuso é sensível a mudanças na viscosidade.
- Elementos de bombeamento longos são necessários para o bombeamento de alta pressão.
Aplicação da bomba de parafuso
- As bombas de parafuso são usadas para fornecer óleo em máquinas hidráulicas e de lubrificação.
- As bombas de parafuso são usadas nos setores de gás e petróleo, manufatura e mineração.
- As bombas de parafuso são usadas nos setores de alimentos, tintas, produtos químicos, papel e cerâmica.
- As bombas de parafuso são usadas para criar vácuo em diferentes setores, como alimentos, papel e impressão, entre outros.
- As bombas de parafuso são usadas para bombear fluidos pesados e viscosos.
Solução de problemas da bomba de parafuso
Sentido de rotação incorreto na bomba de parafuso
- Isso pode ser devido a um erro de conexão de fase. No caso de um motor trifásico, inverta os dois fios que conectam as fases elétricas.
A taxa de fluxo de entrega é muito baixa
- As válvulas da linha de distribuição não estão bem abertas. Abra totalmente as válvulas e reinicie a bomba.
- Corpos estranhos obstruindo o filtro. Verifique o filtro para remover corpos estranhos. Verifique a planta.
- O valor calibrado da válvula de pressão está muito baixo. Nesse caso, afrouxe o parafuso de ajuste até o ponto em que ele possa girar manualmente e reinicie a bomba por alguns minutos sem pressão. Em seguida, aperte o parafuso de ajuste até o ponto em que o valor de calibração seja necessário.
A pressão da bomba de rosca está muito baixa
- Há vazamento na tubulação. Verifique se há vazamentos nos canos.
- Pressão de saída muito baixa. Nesse caso, substitua a bomba por outra com uma taxa de fluxo maior.
- O valor mais alto da válvula de pressão calibrada é muito baixo. Nesse caso, afrouxe o parafuso de ajuste até o ponto em que ele possa girar manualmente e reinicie a bomba por alguns minutos sem pressão. Em seguida, aperte o parafuso de ajuste até o ponto em que o valor de calibração seja necessário.
Motor de partida difícil
- A pressão exigida pelo sistema é muito alta. Nesse caso, verifique a planta quanto aos requisitos de pressão.
- Relé de calibração do motor muito baixo. Melhore o limite para a intervenção do relé.
- O motor que está sendo usado não é adequado para a carga. Substitua esse motor por outro de potência nominal mais alta.
- O óleo usado está muito frio. Ligue a bomba sem pressão até o ponto em que o óleo atinja sua temperatura normal.
Resumo
Uma bomba de parafuso é uma bomba da categoria de bombas de deslocamento positivo. Ela funciona com um ou mais parafusos. As bombas de parafuso funcionam girando dois parafusos em direções opostas. Ela recebe energia de um motor elétrico ou de um motor de combustão interna. Um parafuso de acionamento é usado para transmitir energia do motor principal para a bomba. Quando os parafusos da bomba giram, é criado um vácuo na entrada da bomba. Esse vácuo faz com que o fluido seja sugado pela bomba por meio da válvula de sucção e continue fluindo pela bomba até a seção de descarga.
Há vários tipos de bombas de parafuso, como bomba de parafuso simples, bomba de parafuso duplo, bomba de parafuso excêntrico, bomba de parafuso triplo e bomba de parafuso a vácuo. Essas bombas têm características excelentes que as tornam adequadas para uso em muitos setores, como petróleo e gás, produtos químicos, alimentos, tintas, papel, cerâmica, entre outros. As bombas de parafuso são conhecidas por terem várias vantagens em relação a outras bombas, como facilidade de manutenção, autoescorvamento, confiabilidade, estrutura compacta, alta eficiência e baixas pulsações. Entretanto, as bombas de parafuso são caras quando instaladas em pequenas indústrias.