Como construir uma bomba peristáltica melhor

Dafne Allen | 10 de agosto de 2023

Como as bombas peristálticas podem fornecer uma ampla variedade de fluidos, essas bombas podem ser usadas em diversos setores. Um exemplo, de acordo com Dave Beckstoffer, gerente de desenvolvimento de negócios da Portescap, é a bomba de infusão médica, que pode usar acionamentos peristálticos lineares ou rotativos para fornecer medicamentos ou nutrição. “O movimento peristáltico é acionado por um motor para acionar os dedos do came de um acionamento peristáltico linear ou girar os rolos para um acionamento peristáltico rotativo”, disse Beckstoffer ao Design News, uma publicação irmã da MD+DI.

Essas bombas podem ser melhoradas através da selecção de materiais que possam aumentar a eficiência ou proporcionar uma vida útil mais longa, reduzindo assim o consumo de energia da bomba e permitindo-lhe funcionar durante mais tempo antes da manutenção ou substituição, explica ainda.

Fizemos mais algumas perguntas a Beckstoffer para ajudá-lo a construir uma bomba peristáltica melhor.

Beckstoffer: As bombas peristálticas apresentam vantagens e desvantagens em relação a outros tipos de bombas, sendo o diafragma um exemplo. As bombas peristálticas podem lidar com uma ampla gama de fluidos e viscosidades com base na utilização de deslocamento positivo. Como o diâmetro do tubo pode variar, ele oferece opções de design com base nos requisitos da aplicação. Uma desvantagem é o desgaste do tubo ao longo do tempo, causando fadiga que pode afetar a vazão ou exigir substituição.

Beckstoffer: As bombas peristálticas, tanto de tecnologia linear quanto rotativa, permitem ao engenheiro otimizar o fluxo do dispositivo em desenvolvimento. O movimento de deslocamento positivo é adequado para administração de medicamentos e nutrientes, proporcionando uma ampla gama de taxas de fluxo para o dispositivo. O principal desafio é a otimização do tamanho do sistema de acionamento da bomba em relação ao tamanho total do dispositivo. Considerações adicionais de projeto incluem a seleção do diâmetro do tubo para administrar adequadamente o medicamento ou nutriente e a minimização do desgaste ao longo do tempo para garantir a distribuição adequada durante a vida útil do dispositivo.

Beckstoffer: A seleção do motor é um aspecto crítico para o funcionamento de uma bomba peristáltica. À medida que o motor aciona o movimento peristáltico linear ou rotativo, a seleção adequada da tecnologia do motor e o dimensionamento do desempenho garantirão a operação ideal da bomba. O motor deve acomodar o perfil de velocidade e torque da bomba peristáltica, lidando com os picos de torque nas posições máximas dos roletes e, ao mesmo tempo, proporcionando operação suave entre as posições dos roletes. Se a bomba for operada com bateria, a eficiência do motor é uma consideração principal para garantir uma operação prolongada entre cargas ou substituições da bateria.

Beckstoffer: O controle de velocidade e torque dependerá do tipo de tecnologia de motor selecionada – CC, CC sem escovas (BLDC) ou passo a passo. Para controle de velocidade, a CC será controlada usando modulação por largura de pulso (PWM) para variar a tensão para atingir a velocidade desejada durante o fornecimento. O controle BLDC é obtido através da eletrônica usando sensores Hall para controle de velocidade. Os steppers atingem sua velocidade com base na entrada do trem de pulsos do sistema de controle. Todas as três tecnologias possuem métodos de otimização que são idealmente realizados por meio de testes no sistema final.

A saída de torque do motor é baseada na seleção do diâmetro e comprimento, bem como na potência de entrada para operação. O segredo é garantir que o motor seja dimensionado adequadamente para atingir os torques máximos e, ao mesmo tempo, otimizar a potência para os ciclos de operação primários.

Os motores DCT de alto torque oferecem melhor vida útil e confiabilidade devido ao menor aquecimento.

Beckstoffer: A eficiência depende de vários fatores, incluindo o próprio motor, bem como os fatores da bomba (diâmetro do tubo, diâmetro do rolo, etc.). A coordenação desses fatores envolve os engenheiros do projetista da bomba e do fornecedor do motor trabalhando juntos para equilibrar esses fatores. Do ponto de vista do motor, as tecnologias DC e DC sem escova oferecem maior eficiência do que o motor de passo. Ajustes do enrolamento da bobina para corresponder às entradas do inversor proporcionam a melhor eficiência durante a operação.