Bombas de pistão vs. Bombas de vácuo de parafuso

As bombas de pistão e bombas de vácuo de parafuso são dois tipos comuns de bombas usadas para gerar o vácuo necessário em ambientes industriais, comerciais e de laboratório. Embora ambas tenham suas vantagens, as bombas de vácuo de parafuso oferecem desempenho superior em muitas aplicações, desde embalagens até o crescimento de cristais de silício para painéis solares. Escolher a tecnologia de vácuo certa é crucial para a eficiência operacional e a rentabilidade.

Como as bombas de vácuo de parafuso funcionam

Uma bomba de vácuo de parafuso é uma bomba de deslocamento positivo que remove ar ou outros gases de um ambiente vedado para gerar vácuo. Ela opera usando dois rotores de parafuso que rotacionam em direções opostas dentro de um alojamento cilíndrico. O meio bombeado entra na bomba de vácuo através da entrada e é retido e transportado em câmaras formadas entre o cilindro e os parafusos duplos. À medida que os rotores giram, ele movem o meio bombeado ao longo do comprimento dos parafusos em direção à saída. Durante esse processo, o espaço (volume) disponível para o meio bombeado é reduzido porque o tamanho da câmara diminui continuamente. Como resultado, o meio bombeado é comprimido até atingir seu menor volume possível. Em seguida, ele é expelido através da saída.

Durante o processo, os rotores em formato de parafuso não entram em contato um com o outro ou com a carcaça da bomba, o que minimiza o desgaste e elimina a necessidade de usar lubrificantes como óleo.

Como as bombas de pistão funcionam

Assim como as bombas de vácuo de parafuso, as bombas de pistão operam de acordo com o princípio de deslocamento positivo. Elas foram inicialmente projetadas para a transferência eficiente de água e outros fluidos sob pressão, principalmente para uso agrícola e doméstico na extração de água de poços ou rios. No entanto, elas também são capazes de gerar vácuo.

A bomba de vácuo em si consiste em um cilindro no qual um pistão se move para trás e para a frente. Em cada lado do cilindro, uma válvula – uma para aspiração, outra para exaustão – é posicionada. O pistão está ligado a uma biela presa a um virabrequim. Acionado por um motor elétrico, o virabrequim gira, movendo o pistão quando a bomba de vácuo está funcionando.

A geração de vácuo começa com o curso de admissão, onde o pistão se move para trás. Isso aumenta o volume no cilindro. À medida que o volume aumenta, a pressão dentro do cilindro é reduzida e as moléculas de gás têm mais espaço para se moverem. A pressão dentro do cilindro é agora menor do que a do reservatório a evacuar. À medida que os gases se movem de áreas de pressão mais alta para áreas de pressão mais baixa, o ar ou gás no reservatório é aspirado para dentro do cilindro.

Quando o pistão atinge o fim de seu curso, a válvula de aspiração fecha, retendo o meio bombeado no interior. O pistão então se move na direção oposta, diminuindo o volume do cilindro e comprimindo o meio bombeado. À medida que é comprimido, sua pressão aumenta e ele é expelido através da válvula de exaustão. Ao mover repetidamente o pistão para frente e para trás, a bomba evacua continuamente ar ou gás do reservatório, gerando vácuo.

Tipos de bombas de pistão

Ao contrário das bombas de vácuo, as bombas de pistão não são otimizadas para gerar níveis constantemente altos de vácuo, mas podem ser eficazes para vácuo médio a alto. Para obter um fluxo mais consistente, podem ser utilizadas bombas com vários pistões e cilindros. As bombas de pistão de ação simples possuem uma válvula em cada extremidade, onde a aspiração e a exaustão do gás ocorrem seguindo o princípio descrito acima. Cada ciclo do pistão gera vácuo aspirando gás durante o curso de admissão, seguido de compressão e descarga durante o curso de exaustão.

Em contraste, as bombas de pistão de ação duplageram vácuo tanto durante o curso para trás quanto durante o curso para frente do pistão. Neste design, o cilindro é dividido em duas câmaras, uma em cada lado do pistão. Cada câmara tem uma válvula de aspiração e uma válvula de exaustão.

À medida que o pistão se move para trás, o volume na câmara A expande. Simultaneamente, a pressão da câmara diminui, aspirando gases do recipiente bombeado através da válvula de aspiração. Na câmara B, o processo ocorre em sentido inverso. Assim, com o curso de retorno do pistão, o gás bombeado anteriormente é comprimido e expelido através da válvula de exaustão. Quando o pistão se move novamente para a frente, as funções das câmaras são invertidas. Isso significa que a aspiração de gás ocorre na câmara B, enquanto o gás bombeado na câmara A é comprimido e descarregado. Esse design é mais eficiente, uma vez que a evacuação ocorre tanto nos cursos para trás quanto para frente, resultando em um fluxo mais estável.

Aplicações típicas

Embora a bomba de vácuo de parafuso e as bombas de pistão sejam diferentes em seu princípio de operação, elas podem ser usadas em muitas das mesmas aplicações. No entanto, as bombas de pistão não podem atingir níveis de alto vácuo. Elas são capazes de operar em ambientes difíceis com temperaturas flutuantes, bem como substâncias abrasivas, como areia, que podem estar presentes no meio bombeado. Aplicações relevantes são, por exemplo, tratamento térmico na fabricação de compósitos, destilação a vácuo nas indústrias química e farmacêutica ou fusão a vácuo na metalurgia.

As bombas de vácuo de parafuso podem ser usadas com a mesma eficácia nas mesmas aplicações exigentes que as bombas de pistão, mas oferecem vantagens adicionais. Elas podem atingir níveis de alto vácuo, requerem menos manutenção e operam de forma mais limpa. Portanto, elas também são adequadas para desgaseificação do aço, processos de liofilização na indústria alimentícia ou várias aplicações na fabricação de baterias de lítio, por exemplo. Elas estão disponíveis em diferentes designs, oferecendo opções que permitem adaptá-las a diferentes indústrias – mesmo aquelas que exigem ambientes limpos e livres de contaminação, como a fabricação de semicondutores.

Vantagens das bombas de vácuo de parafuso

Eficiência energética

As bombas de vácuo de parafuso oferecem maior eficiência energética em aplicações de vácuo, onde as bombas de pistão tendem a ter dificuldades. As bombas de pistão, originalmente projetadas para mover fluidos em uma faixa de alta pressão, podem desperdiçar energia ao gerar vácuo. Isso se deve ao movimento mecânico do pistão necessário para manter o vácuo, juntamente com a fricção e a perda de calor. Portanto, as bombas de pistão são frequentemente usadas em operação intermitente. Isso significa que elas são ligadas e desligadas em intervalos, por exemplo, na embalagem ou no manuseio e elevação, onde o vácuo é necessário apenas por curtos períodos. Em contraste, as bombas de vácuo de parafuso geram vácuo através da rotação, o que permite uma operação contínua mais eficiente. Isso minimiza as perdas de energia e ajuda a manter níveis de vácuo constantes.

As bombas de vácuo da Busch são projetadas para maximizar a eficiência energética. Elas podem ser equipadas com ECOTORQUE, o variador de velocidade (VSD) da Busch. Esta opção também está disponível para as bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA. Ao ajustar a velocidade de rotação da bomba de vácuo para corresponder aos requisitos reais do processo, o ECOTORQUE pode atingir economias de energia de até 50%. Isso torna o recurso uma escolha ideal para todas as indústrias que buscam reduzir os custos de energia e melhorar a eficiência operacional.

Manutenção

As bombas de vácuo de parafuso geralmente requerem menos manutenção em comparação às bombas de pistão. As bombas de pistão têm mais componentes mecânicos, como camisas de cilindro e rolamentos, que sofrem desgaste ao longo do tempo. As bombas de vácuo de parafuso oferecem melhor durabilidade a longo prazo, particularmente em aplicações em que a bomba está em uso contínuo e em que o tempo de inatividade devido à manutenção deve ser mantido no mínimo. Os rotores de parafuso dentro da bomba de vácuo não entram em contato uns com os outros ou com o alojamento do cilindro. Graças a esta compressão sem contato do meio bombeado, não ocorre nenhum desgaste nas peças móveis. Para as bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA, os custos de manutenção são mantidos no mínimo, já que somente o óleo da engrenagem precisa ser trocado em intervalos regulares.

Custos operacionais

As bombas de pistão requerem um fornecimento constante de óleo para garantir a lubrificação adequada das peças móveis, manter uma vedação estanque entre os pistões e as paredes do cilindro e dissipar o calor gerado durante a operação. Por essa razão, muitos clientes instalam uma linha de óleo especial para eliminar a necessidade de reabastecimento constante. No entanto, isso leva a custos operacionais mais altos devido às grandes quantidades de óleo consumido. As bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA da Busch não precisam de óleo na câmara de compressão, economizando essas despesas.

Níveis de ruído

O movimento para trás e para a frente das bombas de pistão tende a gerar níveis significativos de ruído e vibração. Isso pode ser um problema em ambientes onde o controle de ruídos e vibrações mínimas são importantes.

As bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA operam com um nível de ruído muito menor, de cerca de 69 dB(A), comparável ao som de um aspirador de vácuo doméstico. Em contraste, dependendo de seu tamanho, uma bomba de vácuo de pistão pode atingir até 85 dB(A), o que é o equivalente a ficar perto de uma estrada movimentada.

Confiabilidade de operação

As bombas de pistão são usadas principalmente para mover líquidos ou gases através do movimento para trás e para a frente de um pistão dentro de um cilindro. Elas não são otimizadas para manter níveis de alto vácuo em operação contínua, mas podem ser eficazes para gerar vácuo médio a alto, como para formação ou embalagem a vácuo.

As bombas de vácuo de parafuso da Busch são conhecidas por sua longa vida útil, fornecendo eficiência e confiabilidade operacional durante períodos prolongados para todos os níveis de vácuo. As bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA são projetadas para ambientes desafiadores, como a desgaseificação do aço. Elas têm tolerância extremamente alta ao vapor e a partículas, garantindo desempenho inabalável em aplicações industriais exigentes.