Bomba de parafuso duplo
O que é uma bomba de parafuso duplo?
Uma bomba de parafuso duplo é um tipo de bomba rotativa de deslocamento positivo. A bomba de parafuso duplo também é conhecida como bomba de dois parafusos ou bomba de parafuso duplo. O nome é assim porque as bombas têm dois parafusos. Em uma bomba de parafuso duplo, o meio que está sendo bombeado entra na bomba pela válvula de entrada. Em seguida, ele flui linearmente para a extremidade de saída da bomba junto com os parafusos intertravados. Um pequeno espaço entre os parafusos e a cavidade aumenta a pressão no fluido à medida que ele flui pela bomba. A bomba de parafuso duplo é uma das bombas mais versáteis comumente usadas em aplicações pesadas, como processamento químico, geração de energia, refinarias, produção de petróleo e gás, tubulações, entre outras. Esse tipo de bomba de parafuso é conhecido por suas poucas peças rotativas e, portanto, pela baixa necessidade de manutenção. As bombas de parafuso duplo ajudam a fornecer com eficiência um volume fixo de fluido em uma variedade de faixas de volume, pressão e viscosidade. Essas bombas são autoescorvantes. As bombas de parafuso duplo são acionadas por um motor principal, que pode ser um motor elétrico ou um motor de combustão interna.
Figura: Bomba de parafuso duplo.
Como funciona uma bomba de parafuso duplo?
A bomba de parafuso duplo é composta por dois parafusos paralelos. Os parafusos têm formato helicoidal. Cada parafuso forma um canal helicoidal que é periodicamente obstruído pelo segundo parafuso. Esse arranjo cria pequenas comportas ou câmaras cheias de mistura multifásica. À medida que os parafusos giram, as câmaras se movem continuamente ao longo dos eixos dos parafusos, transferindo o fluido do lado da entrada para o lado da saída. A taxa de fluxo de uma bomba de parafuso duplo é determinada pelo volume das câmaras, bem como pelo passo e tamanho dos parafusos e pela rpm da bomba. A bomba recebe energia de um motor principal, que pode ser um motor elétrico de indução ou um motor de combustão interna. A energia do motor principal é transmitida para a bomba usando o elemento do eixo. Esse eixo é conhecido como eixo de acionamento e está conectado ao parafuso de acionamento. O outro eixo é acionado por uma engrenagem de sincronização. Essa engrenagem transmite energia para o segundo parafuso. As bombas de parafuso duplo giram a uma rotação entre 1.500 rpm e 2.400 rpm.
Figura: Funcionamento de uma bomba de parafuso duplo.
Componentes da bomba de parafuso duplo
A bomba de parafuso duplo consiste em várias partes, entre elas o parafuso de acionamento, o parafuso acionado, o eixo de acionamento, a porta de sucção e descarga, os rolamentos, a vedação rotativa e estacionária, a válvula de alívio e a engrenagem de sincronização.
Figura: Componentes da bomba de parafuso duplo.
Parafuso da chave
Essa é a parte de uma bomba de parafuso duplo usada para ajudar a bomba a transferir um fluxo consistente em qualquer instante de rotação. Esse parafuso gira junto com o parafuso acionado com folga estreita para transferir o fluido para frente ao longo do eixo de rotação. Esse parafuso é um eixo com parafusos usinados nele e feito de um material resistente, como aço de alta resistência. O parafuso de acionamento tem a tarefa de girar o parafuso acionado com o uso de uma engrenagem de sincronização. Como o parafuso de acionamento se move suavemente ao longo da folga baixa junto com o parafuso acionado, ele ajuda a produzir um efeito de baixo cisalhamento. Isso também ajuda a aumentar a vida útil da bomba, pois evita condições como a emulsificação do meio fluido em caso de água contaminada ou o impacto negativo em outros equipamentos conectados à bomba.
Parafuso acionado
O parafuso acionado é feito do mesmo material resistente que o parafuso de acionamento, como aço de alta resistência. Esse parafuso recebe energia da engrenagem de sincronização. O parafuso acionado em uma bomba de parafuso duplo gira na direção oposta à do parafuso de acionamento. O parafuso acionado tem uma folga consistente que ajuda a capturar o fluido na folga apertada. À medida que os parafusos acionado e condutor giram juntos, o volume do fluido diminui e ele se move para a porta de saída. A pressão do fluido aumenta devido a esse movimento. Finalmente, o fluido sai da bomba pela porta de saída.
Engrenagem de sincronização
Como o parafuso acionador e o acionado funcionam com uma folga fina, eles podem entrar em contato por acaso. Um único contato pode facilmente desgastar a borda do parafuso, reduzindo drasticamente a pressão de saída. Se não for verificado, isso pode facilmente tornar a bomba de parafuso duplo muito menos eficiente e antieconômica, além de fazer com que os parafusos travem um no outro. Por isso, uma engrenagem de sincronização é usada para verificar esses casos. A engrenagem de sincronização é usada para acionar o parafuso acionado de modo que não haja contato de metal com metal entre o parafuso acionador e o parafuso acionado. Além disso, essa engrenagem garante que não haja contato metal-metal dos parafusos caso a bomba funcione a seco por um determinado período.
Porta de sucção e descarga
As bombas de parafuso duplo têm várias portas de entrada e saída à medida que o fluido que está sendo bombeado se move ao longo do eixo de rotação do parafuso até a porta de descarga. As portas de entrada e saída são feitas de forma a reter fluido suficiente quando a bomba é desligada. Isso fornece o fluido inicial para a bomba e, portanto, evita que a bomba funcione a seco por um curto período, mesmo quando o tubo de sucção estiver seco ou vazio. A porta de entrada recebe vácuo parcial quando há uma diferença de pressão entre a entrada da bomba e a porta de descarga. Isso cria a energia necessária para transferir o fluido para várias áreas confinadas na folga do parafuso. À medida que a porta de entrada sofre vácuo parcial, a porta de saída sofre alta pressão, na qual a bomba tenta empurrar mais fluido.
Válvula de alívio de pressão
A bomba de parafuso duplo pode acumular pressão enquanto sua saída estiver fechada. Essa pressão pode resultar em danos às partes internas da bomba ou até mesmo causar ferimentos ao operador da bomba. Por isso, os fabricantes de bombas de parafuso duplo projetam a bomba com uma válvula de alívio. Essa válvula ajuda a proteger o operador, a bomba e outros equipamentos conectados. O uso dessa válvula é para enviar de volta o excesso de pressão para a seção de entrada.
Rolamentos
Em uma bomba de parafuso duplo montada verticalmente, os rolamentos que sofrem cargas maiores são os do lado superior. Esses rolamentos sofrem forças radiais e axiais quando a bomba está funcionando. Isso faz com que os rolamentos do lado inferior sofram cargas muito baixas. Os rolamentos inferiores são destinados a sustentar o alinhamento das peças na bomba. Para bombas de parafuso duplo instaladas em paralelo, os rolamentos deslizantes e de rolos usados sofrem cargas muito baixas. Isso acontece porque as forças axiais e radiais nos rolamentos estão em direções opostas, cancelando assim suas magnitudes.
Eixo de acionamento
O eixo de acionamento da bomba de parafuso duplo é usado para conectar o eixo do motor às outras partes da bomba. A conexão é obtida com o uso de um acoplamento flexível. Nas bombas de parafuso duplo, o eixo de acionamento às vezes é usado como uma peça-chave que vai de cada lado para garantir a rotação do parafuso de acionamento. Nesses projetos, o eixo de acionamento usa rolamentos que se encaixam na direção axial. Isso faz com que o alinhamento do eixo de acionamento seja muito importante, pois um leve desalinhamento pode causar o mau funcionamento da bomba.
Vedação estacionária e rotativa
Os fabricantes de bombas de parafuso duplo projetam as bombas com selos mecânicos para vedar a superfície entre o fluido de trabalho e o lado seco da bomba. Isso ajuda a manter a engrenagem de sincronização e os rolamentos separados em um lado da bomba de parafuso duplo, enquanto o acoplamento do eixo e os rolamentos são separados no outro lado. Outras bombas de parafuso duplo têm uma gaxeta extra montada após o selo mecânico para melhorar a vedação sem vazamentos na sucção. Recomenda-se que, se um selo mecânico apresentar vazamento de 6 a 8 gotas em uma hora, ele seja substituído imediatamente por um novo. Isso se deve ao fato de que, se não for controlado, o vazamento aumenta cada vez mais rápido e pode danificar a bomba.
Tipos de bomba de parafuso duplo
Os tipos de bombas de rosca dupla são definidos por vários fatores, como funções, orientação, condições de operação, entre outros. Isso faz com que a bomba de parafuso duplo tenha vários modelos de bombas, conforme descrito abaixo.
Bomba de parafuso duplo horizontal
São bombas de parafuso duplo usadas quando o fluido a ser bombeado é limpo e tem propriedades lubrificantes. Esse tipo de bomba é feito de rolamentos internos que são lubrificados pelo fluido que está sendo bombeado. Como o nome "horizontal" sugere, essas bombas têm suas portas de sucção e descarga orientadas horizontalmente. Essas bombas podem ser usadas em uma ampla gama de aplicações, como laticínios, alimentos e bebidas, cosméticos, entre outras.
Figura: Bomba de parafuso duplo horizontal.
Bomba vertical de parafuso duplo
As bombas verticais de parafuso duplo são mais necessárias quando o espaço é limitado. Essas bombas têm rolamentos internos e externos. Essas bombas são projetadas para permitir que trabalhem em temperaturas muito altas, de 350 oC, com ou sem camisa de vapor. Essas bombas podem ser usadas em muitas aplicações, como o bombeamento de esgoto em uma estação de tratamento de esgoto municipal.
Figura: Bombas verticais de parafuso duplo.
Bomba de parafuso duplo com funil
Esse é um tipo de bomba de parafuso duplo com um funil. Os fabricantes de bombas de parafuso duplo com tremonha projetam a bomba com uma tremonha personalizável. Isso faz com que a tremonha seja adequada para conter os componentes a serem transportados pela bomba. Essa bomba é usada para transportar meios muito viscosos, sólidos grandes que precisam ser triturados e meios com altos níveis de matéria seca.
Figura: Bomba de parafuso duplo com funil.
Vantagens da bomba de parafuso duplo
- As bombas de parafuso duplo bombeiam fluidos sem turbulência. Isso ajuda a erradicar as bolhas produzidas durante o bombeamento de fluidos viscosos.
- As bombas de parafuso duplo podem funcionar a seco.
- As bombas de parafuso duplo têm poucas peças móveis, o que torna a manutenção fácil e mais barata.
- Eles têm estruturas compactas, o que os torna fortes.
- As bombas de parafuso duplo são autoaspirantes.
- As bombas de parafuso duplo suportam muito bem os vapores de água e as partículas de poeira.
- Eles bombeiam fluidos com baixas pulsações.
- As bombas de parafuso duplo podem bombear fluidos muito viscosos sem perda de fluxo.
Desvantagens da bomba de parafuso duplo
- As bombas de parafuso duplo precisam de mais vedações e de uma folga limitada no eixo.
- Os eixos de rosca dupla tendem a se deformar sob altas cargas hidráulicas.
- Elas são caras em relação a outras bombas, como as centrífugas.
Aplicações da bomba de parafuso duplo
- As bombas de parafuso duplo são usadas para fornecer óleo a grandes máquinas hidráulicas.
- Eles são usados em locais de produção de gás e petróleo.
- Eles são usados no bombeamento de fluidos muito viscosos e fluidos com partículas sólidas.
- Eles são usados nos setores de produtos químicos, cerâmica, alimentos, tintas e papel.
Solução de problemas da bomba de parafuso duplo
A bomba de parafuso duplo não está fornecendo fluido
- Elevação de sucção muito alta. Encurte os tubos de sucção ou reduza o número de conexões.
- Sentido de rotação da bomba incorreto. Altere o sentido de rotação para que seja o indicado por uma seta na bomba.
- Vazamento de ar na bomba ou na linha de sucção. Verifique e localize onde está o vazamento e corrija-o.
- A linha de sucção está entupida. Remova os materiais obstrutivos na linha de sucção.
- Válvula de alívio ajustada incorretamente. Ajuste a válvula de alívio de modo que ela esteja abrindo no nível de pressão indicado no manual ou na placa de identificação da bomba.
A bomba de parafuso duplo não atinge o fluxo nominal
- A velocidade está muito baixa. Verifique as velocidades do motor e da caixa de engrenagens na placa de identificação e troque-as quando necessário.
- Vazamento na bomba ou na linha de sucção. Verifique a fonte de vazamento e corrija-a adequadamente.
- Altas perdas na linha de sucção ou na válvula de pé. Reduzir o número de conexões que aumentam as perdas e reduzir o comprimento da linha de sucção.
- Pressão de descarga muito alta. Ajuste a pressão de descarga de acordo com as especificações recomendadas.
- O fluido não é viscoso como necessário. Aumente a viscosidade até o nível necessário, por exemplo, alterando a temperatura do fluido.
- Bomba danificada. Verifique a bomba e substitua os componentes desgastados ou quebrados, conforme necessário.
A bomba de parafuso duplo perde a sucção alguns minutos após o início do bombeamento
- Há bolsas de vapor ou ar na linha de sucção. Reorganize os tubos para eliminar as bolsas de ar.
- Vazamento de ar na bomba ou na linha de sucção. Encontre a fonte do vazamento de ar e corrija-a conforme necessário. Essas fontes incluem gaxetas da haste da válvula, selos mecânicos simples e juntas de flange.
Os rolamentos estão muito quentes
- A bomba e o motor não estão bem alinhados. Realinhe o motor e a bomba.
- Rolamentos desgastados ou danificados. Substitua os rolamentos.
- Pressão de descarga muito alta. Diminua a pressão de descarga para o nível recomendado.
- Velocidade muito alta. Reduza a velocidade de trabalho para o nível recomendado pelo fabricante.
- A lubrificação não é suficiente. Verifique e mantenha a lubrificação em um nível adequado.
A bomba de parafuso duplo é muito barulhenta e/ou vibratória
- A base não é rígida. Verifique os parafusos de fixação e aperte-os para aumentar o torque. Certifique-se de que a placa de base esteja devidamente aterrada, sem bolsas de ar ou espaços vazios.
Resumo
Uma bomba de parafuso duplo é um tipo de bomba rotativa de deslocamento positivo. Esse tipo de bomba funciona com o uso do parafuso acionador e acionado e da engrenagem de sincronização. A bomba de parafuso duplo obtém sua energia de um motor principal, que é um motor elétrico de indução ou um motor IC. A potência do motor principal é transmitida para a bomba usando o eixo de acionamento. O eixo de acionamento transmite a energia para o parafuso de acionamento por meio do acoplamento. À medida que o parafuso de acionamento gira, ele gira o parafuso acionado por meio da engrenagem de sincronização. À medida que os parafusos giram, um vácuo parcial é criado na entrada da bomba, o que força a pressão atmosférica a forçar o fluido para dentro da bomba. A rotação dos parafusos cria pequenas travas ou câmaras cheias de fluido. As câmaras de fluido se movem continuamente ao longo do eixo de rotação do parafuso à medida que os parafusos giram. O fluido se move continuamente até sair pela bomba de parafuso duplo por meio da porta de descarga. Uma bomba de parafuso duplo é uma bomba versátil usada em muitas aplicações, como produção de petróleo e gás, lubrificação de máquinas hidráulicas, produtos químicos e cerâmicas e indústrias de papel, tintas e alimentos.
As bombas de parafuso duplo são as preferidas em muitos setores devido às suas excelentes características, tais como: podem funcionar a seco, podem trabalhar em velocidades variáveis, são reversíveis, precisam de baixo NPSH, podem trabalhar com fluidos abrasivos e podem manusear fluidos muito viscosos. No entanto, os eixos das bombas de parafuso duplo tendem a sofrer deflexões devido a cargas pesadas, além de serem caros para comprar. No entanto, as desvantagens das bombas de parafuso duplo não superam as muitas vantagens.