Una bomba de tornillo es una bomba de desplazamiento positivo que utiliza uno o varios tornillos para mover sólidos o líquidos fluidos a lo largo del eje de los tornillos.
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La bomba de tornillo es la bomba de desplazamiento positivo más antigua. [1] Los primeros registros de un tornillo de agua, o bomba de tornillo, se remontan al Antiguo Egipto antes del siglo III a.C. [1] [2] El tornillo egipcio, utilizado para levantar agua del Nilo , estaba compuesto por tubos enrollados alrededor de un cilindro; A medida que toda la unidad gira, el agua se eleva dentro del tubo espiral hasta la elevación más alta. Un diseño posterior de bomba de tornillo de Egipto tenía una ranura en espiral cortada en el exterior de un cilindro de madera sólida y luego el cilindro se cubría con tablas o láminas de metal que cubrían estrechamente las superficies entre las ranuras. [1]
Stephanie Dalley [3] ha interpretado una inscripción cuneiforme del rey asirio Senaquerib (704-681 a. C.) que describe la fundición de tornillos de agua en bronce unos 350 años antes. Esto concuerda con el autor clásico Estrabón , quien describe los Jardines Colgantes como regados por tornillos. [4]
Posteriormente, la bomba de tornillo se introdujo desde Egipto en Grecia. [1] Fue descrito por Arquímedes , [5] : 242–251 con motivo de su visita a Egipto , alrededor del año 234 a.C. [6] Esto sugiere que el aparato era desconocido para los griegos antes de la época helenística . [5] : 242-251
Existen tres formas principales; En su forma más simple (la bomba de tornillo de Arquímedes o 'tornillo de agua' ), un solo tornillo gira en una cavidad cilíndrica, atrapando así gravitacionalmente algo de material encima de una sección del tornillo como si fuera una pala, y moviendo progresivamente el material a lo largo del eje del tornillo hasta descargarlo por la parte superior. Esta antigua construcción todavía se utiliza en muchas aplicaciones de baja tecnología, como sistemas de riego y maquinaria agrícola para transportar cereales y otros sólidos. La segunda forma funciona de manera diferente; aprieta una bolsa de material atrapada contra otro tornillo. Esta forma es lo que hoy en día se conoce comúnmente con el término "bomba de tornillo". La tercera forma (la bomba de cavidad progresiva o bomba de tornillo excéntrica) aprieta una bolsa de material atrapada contra las paredes de la cavidad haciendo girar el tornillo excéntricamente.
Como todas las bombas de desplazamiento positivo, todos los tipos de bombas de tornillo funcionan atrapando de alguna manera un volumen de material y luego moviéndolo. Existen numerosas formas de dar forma al tornillo o a la cavidad para realizar esta función, y el número de tornillos que trabajan juntos puede ser muchos. El término "bomba de tornillo" se refiere genéricamente a todos estos tipos. Sin embargo, esta generalización puede ser un error ya que no reconoce que las diferentes configuraciones de 'tornillo' tienen diferentes ventajas y consideraciones de diseño para cada una, lo que lleva a que los distintos tipos sean adecuados para casos de uso, tipos de materiales, velocidades de flujo y tipos de materiales muy diferentes. presiones.
Una de las configuraciones más comunes de una bomba de tornillo es la bomba de tornillo de tres husillos. Tres tornillos se presionan entre sí para formar bolsas de líquido bombeado en las ranuras de los tornillos. A medida que los tornillos giran en direcciones opuestas, el líquido bombeado se mueve a lo largo de los ejes de los tornillos. No hay nada mágico en dos, tres o cualquier número de tornillos; Los bolsillos se forman independientemente. Se utilizan tres husillos en lugar de dos porque esto permite que el tornillo central experimente una carga de presión simétrica desde todos los lados. Esto garantiza que el tornillo central no se empuje hacia los lados ni se doble y, por lo tanto, elimina la necesidad de cojinetes radiales en el eje principal para absorber las fuerzas radiales. Luego, los dos tornillos laterales se pueden fabricar como rodillos flotantes ocultos internamente, lubricados por el propio líquido bombeado, eliminando así la necesidad de cojinetes en esos ejes. Esto es comúnmente deseado porque los sellos y cojinetes de las máquinas son fuentes comunes de fallas.
Las bombas de tornillo de tres husillos se utilizan con mayor frecuencia para el transporte de fluidos viscosos con propiedades lubricantes. Son adecuados para una variedad de aplicaciones, como inyección de combustible , quemadores de aceite , impulso, hidráulica , combustible, lubricación , circulación, alimentación y para bombear fluidos viscosos a alta presión en instalaciones marinas y marinas.
En comparación con otras bombas, las bombas de tornillo tienen varias ventajas. El fluido bombeado se mueve axialmente sin turbulencias, lo que elimina la formación de espuma que de otro modo se produciría en fluidos viscosos. También pueden bombear fluidos de mayor viscosidad sin perder caudal. Además, los cambios en la diferencia de presión tienen poco impacto en las bombas de tornillo en comparación con otras bombas. También hay muy poca tracción trasera en el eje motriz y la salida del flujo suele ser muy uniforme y no pulsa mucho.