Bombas de pistão vs. Bombas de vácuo de parafuso

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

Como funcionam as bombas de vácuo de parafuso

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. Funciona com dois rotores de parafuso que giram em direções opostas dentro de um corpo cilíndrico. O meio bombeado entra através 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, movem o meio bombeado ao longo do comprimento dos parafusos em direção à saída. Durante este 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 o seu menor volume possível. Em seguida, é expelido através da saída.

Durante o processo, os rotores de parafuso não entram em contacto uns com os outros nem com o corpo da bomba, o que minimiza o desgaste e elimina a necessidade de lubrificantes como o óleo.

Como funcionam as bombas de pistão

Tal como as bombas de vácuo de parafuso, as bombas de pistão funcionam segundo o princípio do deslocamento positivo. Inicialmente, foram concebidas para a transferência eficiente de água e outros fluidos sob pressão, principalmente para utilização agrícola e doméstica na extração de água de poços ou rios. No entanto, também podem gerar vácuo.

A própria bomba consiste num cilindro no qual um pistão se desloca para trás e para a frente. Em cada lado do cilindro encontra-se uma válvula; uma para aspiração, outra para descarga. O pistão está ligado a haste de ligação presa a uma cambota do motor. Acionada por um motor elétrico, a cambota do motor gira, movendo o pistão quando a bomba de vácuo está em funcionamento.

A geração de vácuo começa com o curso de admissão, em que o pistão se desloca para trás. Isto aumenta o volume no cilindro. À medida que o volume aumenta, a pressão no interior do cilindro é reduzida e as moléculas de gás têm mais espaço para se moverem. A pressão no interior do cilindro é agora inferior à do recipiente a evacuar. À medida que os gases se deslocam de áreas de pressão mais elevada para áreas de pressão mais baixa, o ar ou gás no recipiente é aspirado para o cilindro.

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

Tipos de bombas de pistão

Ao contrário das bombas de vácuo, as bombas de pistão não são otimizadas para gerar níveis altos constantes de vácuo, mas podem ser eficazes para níveis médios de vácuo. Para obter um caudal mais consistente, podem ser utilizadas bombas com vários pistões e cilindros. As bombas de pistão de ação simples têm uma válvula em cada extremidade, onde a aspiração e descarga de gás ocorrem de acordo com o princípio descrito acima. Cada ciclo do pistão gera vácuo através da aspiração de gás durante o curso de admissão, seguido de compressão e descarga durante o curso de escape.

Por outro lado, as bombas de pistão de ação duplageram vácuo durante o curso para trás e para a frente do pistão. Neste design, o cilindro está dividido em duas câmaras, uma de cada lado do pistão. Cada câmara tem uma válvula de aspiração e uma válvula de descarga.

À medida que o pistão se desloca para trás, o volume na câmara A expande. Em simultâneo, a pressão da câmara diminui, aspirando gases do recipiente bombeado através da válvula de aspiração. Na câmara B, o processo é invertido. Assim, com o curso para trás do pistão, o gás previamente bombeado é comprimido e expelido através da válvula de descarga. Quando o pistão se desloca novamente para a frente, os papéis dos interruptores das câmaras mudam. Isto significa que a aspiração do gás ocorre na câmara B, enquanto o gás bombeado na câmara A é comprimido e descarregado. Este design é mais eficiente, uma vez que a evacuação ocorre nos cursos para trás e para a frente, resultando num caudal mais estável.

Aplicações típicas

Embora as bombas de vácuo de parafuso e as bombas de pistão difiram no seu princípio de funcionamento, podem ser utilizadas em muitas das mesmas aplicações. No entanto, as bombas de pistão não conseguem atingir níveis de alto vácuo. Podem funcionar em ambientes exigentes com temperaturas oscilantes, bem como substâncias abrasivas, como areia, que podem estar presentes no meio bombeado. Aplicações relevantes são, por exemplo, o tratamento térmico na produção de compósitos, a destilação a vácuo nas indústrias química e farmacêutica ou a fusão a vácuo na metalurgia.

As bombas de vácuo de parafuso podem ser utilizadas com a mesma eficácia nas mesmas aplicações exigentes que as bombas de pistão, mas oferecem vantagens adicionais. Podem atingir níveis de vácuo mais alto, requerem menos manutenção e funcionam de forma mais limpa. Por isso, também são adequadas, por exemplo, para a desgaseificação do aço, processos de liofilização na indústria alimentar ou várias aplicações na produção de baterias de lítio. Estão disponíveis em diferentes designs, oferecendo opções para as adaptar a diferentes indústrias, mesmo aquelas que requerem ambientes limpos e sem contaminação, como a produção de semicondutores.

Vantagens das bombas de vácuo de parafuso

Eficiência energética

As bombas de vácuo de parafuso são mais eficiente em termos de energia em aplicações de vácuo, nas quais as bombas de pistão tendem a ter dificuldades. As bombas de pistão, concebidas originalmente para deslocar fluidos num intervalo de alta pressão, podem gerar resíduos de energia durante a geração de vácuo. Isto deve-se ao movimento mecânico do pistão, necessário para manter o vácuo, juntamente com a fricção e a perda de calor. Por isso, as bombas de pistão são frequentemente utilizadas em funcionamento intermitente. Isto significa que são ligadas e desligadas de forma intermitente, por exemplo, no embalamento ou manuseamento e elevação, onde o vácuo só é necessário por períodos curtos. Em contraste, as bombas de vácuo de parafuso geram vácuo através da rotação, o que permite uma operação contínua mais eficiente. Isto minimiza as perdas de energia e ajuda a manter níveis de vácuo constantes.

As bombas de vácuo da Busch foram concebidas para maximizar a eficiência energética. Podem ser equipados com ECOTORQUE, o variador de velocidade (VSD) da Busch. Esta opção também está disponível para 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 alcançar poupanças de energia de até 50%. Isto torna a funcionalidade uma escolha ideal para todas as indústrias que pretendam reduzir os custos energéticos e melhorar a eficiência operacional.

Manutenção

As bombas de vácuo de parafuso requerem geralmente menos manutenção em comparação com as bombas de pistão. As bombas de pistão têm mais componentes mecânicos, tais como camisas de cilindro e rolamentos, que sofrem desgaste ao longo do tempo. As bombas de vácuo de parafuso oferecem uma melhor durabilidade a longo prazo, especialmente em aplicações em que a bomba está em utilização contínua e em que o tempo de inatividade devido à manutenção deve ser mantido ao mínimo. Os rotores de parafuso no interior da bomba de vácuo não entram em contacto uns com os outros nem com o corpo do cilindro. Esta compressão sem contacto do meio bombeado não provoca desgaste nas peças móveis. Para as bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA, os custos de manutenção são mínimos, uma vez que apenas é necessário mudar o óleo de engrenagens em intervalos regulares.

Custos operacionais

As bombas de pistão requerem um fornecimento de óleo constante para garantir a lubrificação adequada das peças móveis, manter um vedante hermético entre os pistões e as paredes do cilindro e dissipar o calor gerado durante o funcionamento. Por este motivo, muitos clientes instalam uma linha de óleo especial para eliminar a necessidade de reabastecimento constante. No entanto, isto provoca custos operacionais mais elevados devido às grandes quantidades de óleo consumido. As bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA da Busch não necessitam de óleo na câmara de compressão, poupando estas despesas.

Níveis de ruído

O movimento para trás e para a frente das bombas de pistão tende a gerar níveis de vibração e ruído significativos. Isto pode ser um problema em ambientes onde o controlo do ruído e a vibração mínima são importantes.

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

Fiabilidade de operação

As bombas de pistão são utilizadas principalmente para mover líquidos ou gases através do movimento para trás e para a frente de um pistão dentro de um cilindro. Não são otimizadas para manter altos níveis de vácuo em operação contínua, mas podem ser eficazes para gerar um nível médio de vácuo, como na formação ou no embalamento a vácuo.

As bombas de vácuo de parafuso da Busch são conhecidas pela sua longa vida útil, proporcionando eficiência e fiabilidade operacional durante períodos prolongados para todos os níveis de vácuo. As bombas de vácuo de parafuso a seco COBRA foram concebidas para ambientes exigentes, como a desgaseificação do aço. Têm uma tolerância ao vapor e partículas extremamente elevada, garantindo um desempenho inabalável em aplicações industriais mais exigentes.