El tornillo de Arquímedes, es una máquina compuesta de un cilindro que en su interior posee un sistema de aspas helicoidal y a través de un movimiento giratorio, realiza la acción de transportar elementos líquidos y sólidos, de un nivel bajo hacia un nivel más alto, este sistema fue inventado por el físico Siciliano Arquímedes en el siglo III a.C; en la actualidad se existen varios modelos, los cuales se adaptan a las diferentes necesidades. A continuación, te invitamos a conocer un poco más de esta interesante máquina.
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¿Qué es un Tornillo de Arquímedes?
El tornillo de Arquímedes o tornillo sinfín, es una máquina de estilo gravimétrica helicoidal, lo que quiere decir que su diseño determina la cantidad de volumen o sustancia que va a transportar, el cual se ubica sobre una superficie inclinada formando un ángulo y las aspas se hacen girar alrededor de su eje, permitiendo transportar materiales que se encuentran ubicados por debajo del eje de giro, pudiendo ser: agua, harina, cereales, componentes generados de la actividad minera, entre otros materiales y en cada giro del tornillo el material ira pasando de una sección a otra de la hélice interna, hasta llegar al lugar predestinado, en donde realiza la autodescargada controlada.
Características del Tornillo de Arquímedes
Las características generales que posee el tornillo de Arquímedes son los que, a continuación, se mencionan:
- La máquina cuenta con un tornillo con superficie geométrica helicoidal que rodea a un cilindro, que está girando dentro de un tubo sobre su propio eje, realizando una trayectoria de forma oscilatoria.
- El tornillo gira, haciendo que los elementos que están en el extremo inferior asciendan por medio de la superficie de las hélices que lo rodea.
- El sistema helicoidal permite que, si alguno de los elementos cae de una sección a la otra, la misma sea recogida por la siguiente aspa.
- Algunos modelos del tornillo de Arquímedes, están diseñados para que el tubo también pueda rotar en vez de quedarse estático.
- El flujo del traslado de los elementos se realiza de manera uniforme y continua, ya que la velocidad de traslado es constante, no se producen pulsaciones, turbulencias, ni agitaciones.
- El tornillo de Arquímedes, se destaca por su simplicidad, ya que, al contar con un solo elemento giratorio a través del rotor, hace que sea una bomba muy simple, ya que no se presentan válvulas, ni engranajes en su diseño.
- Según el diseño, el tornillo de Arquímedes, también se puede utilizar de forma inversa, manteniendo su misma inclinación, ejecutando la tarea desde el punto superior haciéndolo girar de manera contraria y de esta manera se trasladan los materiales desde la parte superior a la inferior.
Funcionamiento
El tornillo de Arquímedes, funciona como una bomba de extracción helicoidal, que gira en el estator, este es el dispositivo que trasmite la potencia a los motores, el cual se vincula con el área transversal del rotor que es de forma circular, así como también con todos sus puntos excéntricos esta área, la cual es la zona que no esta relacionada con el centro de la maquinaria y es el instrumento que la que hace que se ejecute el desplazamiento circular de manera continua y permite que la parte central de las secciones se apoyen a lo largo de la hélice, en el cual se ubica el eje es el rotor que es la pieza que hace que gire las aspas, las piezas hacen un vínculo que permite que la sección del rotor tenga un movimiento de oscilación dentro del conducto del estator.
El movimiento de oscilación, hace que se formen unas cavidades, las mismas se encuentran definidas por una línea de ajuste que se sitúan en ambos extremos, cuando el rotor comienza sus vueltas, las cavidades que están colocadas en forma helicoidal se van desplazando, incluyendo los materiales que se están transportando, sea este líquido o sólido, de esta manera la cavidad queda en la zona del medio de la línea de ajuste, de forma independiente de la próxima que se va a trasladar, evitando el retorno del material a trasportar.
De esta manera por cada vuelta completa que realice el rotor, se conforma una nueva cavidad, por esta situación el sistema se adapta perfectamente a los procedimientos por medio del cual, la bomba del tornillo de Arquímedes actúa haciendo su transferencia de manera dosificada.
En relación con la altura que debe de poseer el tornillo de Arquímedes, se deberá tomar en consideración el caudal de los materiales a transportar, ya que esta se vincula directamente con el grado de hermeticidad que tiene la línea de ajuste, entre el rotor y es estator.
Otro aspecto relacionado con el funcionamiento, es que el tornillo de Arquímedes, no es objeto de atascamientos, trabas u obstrucciones, debido al sistema de movimiento ondulatorio.
¿Para qué se utiliza?
El tornillo de Arquímedes, se utiliza, para transportar de forma vertical líquido, granos, material de minería, también se utiliza en el ámbito de la agricultura como sistema de irrigación en los sembradíos, para mover agua que se encuentra en los embalses, para vaciar los granos que se encuentran en las tolvas o silos.
Igualmente se utiliza para aplicaciones de aguas residuales, como, por ejemplo: las aguas brutas domésticas, las aguas de lluvia y aguas pantanosas.
Es utilizado en mucho de los procesos productivos relacionado con la industria petrolera, específicamente para el bombeo de crudo con contenido alto de viscosidad y así como alto contenido de residuos sólidos.
Beneficios del tornillo de Arquímedes
Esta máquina es ideal para el traslado de elementos con características muy bien diferenciadas, por lo que su aplicación y manejo presenta los beneficios que, a continuación, se señalan:
- El diseño del tornillo de Arquímedes, hace no se presenten en sus hélices ningún tipo de taponamiento, independientemente del material que se esté utilizando.
- Nivela las cargas de traslado, lo que permite un mejor control de la producción lo que conlleva a una mejor economía.
- Utiliza velocidades muy bajas, las cuales se ubican entre los 10 y las 100 revoluciones por minutos – rpm, esta situación evita el desgaste temprano de sus componentes, permitiendo de esta forma la durabilidad con mínimos costos de mantenimiento y mínimos costos de consumo de electricidad.
- La bomba del tornillo de Arquímedes, se autorregula, por lo tanto, la misma se acopla de acuerdo a la capacidad del traslado, estableciendo velocidades de manera constante, para cada traslado o volumen, sin necesitar mecanismos adicionales de ajuste y control.
- El canal de alojamiento de la bomba del tornillo de Arquímedes, no requiere de mucha profundidad, así como tampoco de un diseño específico para obtener una succión determinada.
- La velocidad con la cual se trasladan los materiales es tan baja, que el proceso de rozamiento no afecta las hélices, por lo cual hay un beneficio a largo plazo para el remplazo de las mismas.
- Es la maquinaria adecuada para lugares donde no se requiere del recurso humano de manera permanente, debido al poco control que se requiere para su funcionamiento.
Mantenimiento
Para una mayor durabilidad del tornillo de Arquímedes, se deberá realizar el proceso de mantenimiento preventivo, el cual consta de los siguientes pasos:
- Llevar el control adecuado del proceso de engrase del grupo motorreductor, para lo cual habrá que observar la placa del reductor, por esta razón se tendrá que establecer si la máquina utiliza engrase perpetuo o si la lubricación es a través de aceite.
- Si el reductor utiliza engrase perpetuo, no es necesario realizar el mantenimiento de engrase, ya que la lubricación esta asegurada por el propio sistema de fabricación.
- Si el reductor utiliza lubricante de aceite, habrá que verificar periódicamente la caja de depósito de aceite y mantener los niveles adecuados según la marca establecida, a través del tapón diseñado para tal fin. Para estos casos habrá que realizar un cambio de aceite cada 5000 horas de trabajo o por lo menos 1 vez al año, es importante mantener este depósito limpio de impurezas.
- Control de los cojinetes que le dan el apoyo adecuado al eje, el mismo se realiza acústicamente, por lo que hay que estar pendientes de los sonidos que emite los cojinetes y solo se cambiaran cuando sea necesario.
- Control de las Poleas de transmisión, se deberá llevar un control periódico de las mismas y solo se deberán cambiar cuando presenten desgastes.
- Hay que establecer un plan de limpieza de los componentes relacionados con las aspas, la cual se podrá realizar con agua a presión, es importante que esta actividad se realice con la máquina apagada y bloqueada, de esa manera prevenir accidentes laborales.
Historia
El Tornillo de Arquímedes fue inventado por el Siciliano Arquímedes de Siracusa, nació en el año 287 antes de Cristo – a.C, fue físico, ingeniero, inventor, astrónomo y matemático, está considerado como uno de los más resaltantes científicos e inventores de la antigüedad.
El tornillo de Arquímedes fue inventado en el siglo III aC, después que Hierón II, el gobernante absoluto de la región de Siracusa, le encargara a Arquímedes, el diseño de un gran barco, denominado el Siracusia, se tenía previsto que la embarcación fuera utilizada para realizar viajes lujosos, para transportar los suministros y como barco de guerra.
Se ha establecido que el barco de Siracusia fue el barco con mayores dimensiones de antigüedad del periodo clásico, dicho barco tenía la capacidad para transportar aproximadamente 600 personas, poseía jardines, gimnasio e inclusive un templo en honor a la diosa de la mitología griega Afrodita, la cual representaba a la belleza, la sensualidad y el amor.
A pesar de la magnitud y de la gran envergadura del barco, este era permeable por lo que permitía el paso de una gran cantidad de agua, a través del casco del navío, esta situación ponía en grave peligro la navegabilidad del barco, por lo que Arquímedes empleó sus conocimientos para modificar el diseño del tornillo y establecer bajo la misma idea unas con paletas de hélices de grandes dimensiones que giraban dentro de un receptáculo de madera,
Con este nuevo invento, se podía extraer el agua que entraba por el área de la sentina, que se ubica en la parte más inferior del barco y que en la actualidad se sitúa debajo de la sala de máquinas de las embarcaciones, es así, como colocó su nuevo invento en este lugar de manera oblicua; en el extremo opuesto se realizaba el proceso manual de bombeo por medio de un mango rotatorio que recoge el agua y la trasladaba a través de las diferentes paletas de la hélice hasta el extremo superior.
Esta máquina diseñada por Arquímedes, era un dispositivo que tiene una hoja en forma de tornillo el cual se coloca dentro de un cilindro, y se hacía girar manualmente a través de una palanca que se situaba al otro extremo, de esta manera se podía transferir el agua que se encontraba a niveles inferiores a lugares más altos.
Posiblemente el tornillo de Arquímedes, haya sido fabricado siguiendo las características de los tornillos simples de la época, los cuales se utilizaban para el bombeo del agua para regar los jardines colgantes de Babilonia.
Con esta información hemos terminado el tema relacionado con el Tornillo de Arquímedes. Sí este artículo fue de tu agrado, te invitamos a conocer otros temas de interés, a través de los siguientes enlaces:
- Amoladora, una herramienta muy utilizada y funciones.
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- Torno paralelo, una de las maquinas más utilizadas para tornear.
