Quais são as funções das bombas de parafuso único?

As três funções principais do Bombas de parafuso único

Uma bomba de parafuso único (também conhecida como bomba de cavidade progressiva) executa três funções principais: fluxo medido de fluidos viscosos , transferência de baixa pulsação de materiais sensíveis ao cisalhamento e levantamento autoescorvante de misturas multifásicas . Ao contrário das bombas centrífugas, uma bomba de parafuso único fornece uma vazão constante e linear diretamente proporcional à sua velocidade de rotação - normalmente atingindo eficiências volumétricas acima de 95% em uma ampla faixa de pressão.

Este desempenho único o torna indispensável em indústrias que vão desde petróleo e gás até processamento de alimentos e tratamento de águas residuais. Abaixo, exploramos cada função com dados mensuráveis ​​e exemplos práticos.

Função 1: Medição e dosagem precisa de fluidos de alta viscosidade

As bombas de parafuso único funcionam como dispositivos de medição de deslocamento positivo . Cada rotação desloca um volume fixo (de 0,005 a mais de 2.500 litros), independentemente da pressão de descarga. A precisão da taxa de fluxo normalmente permanece dentro ±0,5% a ±1% quando dimensionado corretamente.

Exemplo do mundo real: injeção de polímero em campos de petróleo

Na recuperação avançada de petróleo (EOR), os operadores injetam soluções poliméricas com viscosidades de até 10.000 CP . Uma bomba de parafuso único dosa precisamente 2,5 L/min contra pressões de 40 bar (580 psi) . As bombas centrífugas perderiam eficiência acima de 1.000 cP e não conseguiriam manter a dosagem linear. O resultado: a injeção consistente de polímero reduz os resíduos químicos em até 15% anualmente por almofada de poço.

• Faixa de viscosidade: 1 cP a 1.000.000 cP (por exemplo, petróleo bruto pesado, melaço, lodo)
• Linearidade da taxa de fluxo: R² > 0,999 de 10% a 100% da velocidade do motor
• Capacidade de pressão: Até 48 bar (700 psi) em versões de estágio único e multiestágio excedem 240 bar (3.480 psi)

Função 2: Manuseio de materiais com baixa pulsação e sensível ao cisalhamento

A ação de bombeamento suave de uma bomba de parafuso único é uma de suas funções mais valorizadas. Ao contrário das bombas de pistão ou lóbulo, o fluido se move axialmente sem turbulência ou picos rápidos de pressão. As taxas de cisalhamento são normalmente abaixo de 200 s⁻¹ —comparável à mistura de baixo cisalhamento. Isto preserva a integridade do produto para materiais delicados.

Dados sobre redução de cisalhamento

Em um teste controlado de bombeamento de culturas de iogurte (um fluido biológico sensível ao cisalhamento), uma bomba de parafuso único manteve contagens de células viáveis acima de 95% após 10 horas de recirculação. Uma bomba de lóbulo sob condições idênticas reduziu a viabilidade para 72% . Para os processadores de alimentos, isso significa maior vida útil e melhor consistência do produto.

Função 3: Levantamento de mistura autoescorvante e multifásico

As bombas de parafuso único podem elevar fluidos de elevadores de sucção tão altos quanto 8,5 metros (28 pés) da coluna de água em condições secas, e 9,5 metros (31 pés) quando preparado. Mais importante ainda, eles lidam com misturas de gases, líquidos e sólidos simultaneamente – uma função chamada bombeamento multifásico . Frações de volume de gás (GVF) até 80% são possíveis sem bloqueio de vapor.

Exemplo Prático: Bombeamento de Escória de Águas Residuais

Numa estação de tratamento municipal, a escória contém 40% de ar, 55% de água e 5% de graxa/sólidos . Uma bomba de parafuso único transfere esta mistura de um tanque DAF (flutuação por ar dissolvido) para um digestor em 12 m³/h . As bombas centrífugas perderam a escorva em 10 minutos , enquanto as bombas de diafragma entupiam a cada 2 horas. A bomba de parafuso único funcionou por 2.000 horas sem falhas, reduzindo os custos de manutenção 8.000€/ano .

• Tamanho máximo de partícula sólida: até 15mm (dependendo da dureza do elastômero do estator)
• Tempo de funcionamento a seco com escorvamento automático: normalmente 30-60 segundos (com seleção adequada de material)
• Limite GVF multifásico: 0% a 80% sem equipamento auxiliar

FAQ: Perguntas comuns sobre as funções da bomba de parafuso único

1. Uma bomba de parafuso único pode funcionar a seco?

Sim, mas apenas para durações curtas (30-60 segundos) . O estator (normalmente elastômero) requer lubrificação e resfriamento fluidos. O funcionamento a seco prolongado danifica o estator e o rotor. Para aplicações com períodos secos intermitentes, especifique estatores feitos de elastômeros de alta temperatura (por exemplo, FKM ou HNBR) ou adicione um sensor de proteção contra funcionamento a seco.

2. Qual é a faixa de eficiência típica?

Oferta de bombas de parafuso único eficiência volumétrica entre 85% e 98% em condições normais de operação. A eficiência mecânica geral (incluindo motor e caixa de engrenagens) varia de 55% a 75% , que é 10-20% maior que as bombas centrífugas ao manusear viscosidades acima de 1.000 cP.

3. Como a vazão muda com a viscosidade?

Ao contrário das bombas centrífugas, a vazão de uma bomba de parafuso único permanece quase constante com as mudanças de viscosidade . Duplicar a viscosidade de 1.000 cP para 2.000 cP reduz o fluxo em menos de 2% em velocidade constante. Isso os torna ideais para dosar aditivos onde a viscosidade da alimentação varia com a temperatura.

4. Quais são os modos de falha comuns que afetam essas funções?

1. Desgaste do estator – reduz a eficiência volumétrica; expectativa de vida típica 4.000-8.000 horas em pastas abrasivas.
2. Corrosão do rotor – provoca escorregamento e perda de pressão; use materiais SS 316 ou duplex para pH < 4 ou > 10.
3. Falha na junta universal – causa pulsação; substitua cada 10.000-15.000 horas em serviço contínuo.

5. Qual a pressão máxima por estágio?

Uma bomba de parafuso único de estágio único normalmente fornece 6 a 12 bar (87 a 174 psi) pressão diferencial. Cada estágio adicional adiciona pressão semelhante. Para aplicações de alta pressão como alimentação por osmose reversa (até 40 bar) , use uma configuração de 4 ou 6 estágios. Cada estágio contém um conjunto de cavidades rotor-estator.

Guia de seleção: funções correspondentes às necessidades da aplicação

Para selecionar a bomba de parafuso único correta para sua função, avalie três parâmetros em relação à tabela abaixo:

Para a maioria das aplicações industriais, a combinação da bomba de parafuso único de precisão de medição, baixo cisalhamento e capacidade multifásica a torna a bomba de deslocamento positivo mais versátil. Quando o fluido é muito espesso para bombas centrífugas ou muito delicado para bombas de pistão, uma bomba de parafuso único é a resposta funcional.