¿Qué es una Bomba de Vacío?
Una bomba de vacío es un dispositivo utilizado para extraer el aire o cualquier otro gas de un sistema cerrado y crear un vacío parcial o completo en su interior. Consiste en una bomba, una válvula de escape y una válvula de entrada. Existen diversos mecanismos para generar el vacío en una bomba de vacío.
El vacío incluye vacío bajo, medio y alto, y la bomba de vacío que se vaya a utilizar debe seleccionarse adecuadamente, teniendo en cuenta el vacío necesario, el tiempo que se tarda en alcanzar el vacío y la temperatura ambiente en la que se va a utilizar. Pueden dividirse en bombas secas y húmedas, dependiendo de si se utiliza aceite o no.
Aplicaciones de las Bombas de Vacío
Las bombas de vacío se utilizan en los procesos de fabricación de equipos y dispositivos médicos, fábricas de alimentos, equipos eléctricos y semiconductores. También se utilizan como auxiliares en equipos médicos y científicos que requieren vacío. Se han desarrollado más de diez tipos diferentes de principios de bombas de vacío, y las características de cada uno deben ser entendidas y seleccionadas adecuadamente.
Los principales usos de las bombas de vacío son:
- Aspiradores de saliva durante los cuidados dentales
- Creación de secciones de vacío en matraces de vacío
- Creación de un entorno de vacío cuando se utiliza plasma en procesos de semiconductores
- Al pegar materiales de envasado de alimentos
- Fuentes de vacío para equipos científicos y de investigación (evaporadores, filtración, secadores al vacío, desecadores, etc.)
- Bombas de vacío de gran capacidad para equipos de producción en fábricas
Principios de las Bombas de Vacío
Las bombas de vacío se clasifican según su principio de funcionamiento, y a continuación se describe el principio de funcionamiento de las más comunes.
1. Bombas de Vacío Rotativas Selladas con Aceite
Las bombas de vacío rotativas selladas con aceite son un tipo de bomba de vacío húmeda que utiliza aceite para crear un sello hermético en la bomba. Estas bombas utilizan rotores giratorios y otras partes para aspirar el aire y expulsarlo fuera de la bomba. También se conocen como bombas de vacío rotativas.
Existen diferentes variantes de bombas de vacío rotativas selladas con aceite, como las bombas de vacío de paletas rotativas, las bombas de vacío de levas rotativas y las bombas de vacío de pistones oscilantes. Estas variantes difieren en la forma de las paletas del rotor, la leva o la parte oscilante acoplada al pistón, así como en la parte que entra en contacto con el aire. Sin embargo, en todas las formas, se genera un vacío al expulsar el aire a medida que el rotor gira.
El límite de vacío alcanzable en estas bombas está determinado por la presión de vapor del aceite utilizado. Sin embargo, el aceite también desempeña un papel importante en garantizar un funcionamiento estable de la bomba. Estas bombas son capaces de proporcionar un vacío medio incluso en dispositivos de tamaño pequeño gracias al uso de aceite.
2. Bombas de Vacío por Difusión de Aceite
Las bombas de vacío de difusión de aceite constan de una caldera, una tobera de chorro y un condensador. El aceite calentado a vapor en la caldera es inyectado a velocidad supersónica por las toberas de chorro, empujando las moléculas de aire del interior de la bomba hacia la lumbrera de escape. El aceite vaporizado se convierte en aceite líquido en el condensador y se reutiliza.
3. Bombas de Vacío Secas de Paletas Rotativas
Las bombas de vacío secas de paletas rotativas son bombas de vacío exentas de aceite con un rotor giratorio y paletas que expulsan el aire aspirado por el orificio de entrada agitándolo. Como no se puede evitar el reflujo de aire, las condiciones de bajo vacío son la limitación, pero se pueden alcanzar grandes velocidades de bombeo.
4. Bombas de Vacío Secas de Pistón Oscilante
Las bombas de vacío secas de pistón oscilante son bombas de vacío que utilizan un pistón unido a un eje giratorio excéntrico para expulsar el aire. Debido a su estructura, no pueden impedir que el aire fluya hacia atrás, por lo que están limitadas a condiciones de bajo vacío, pero son fáciles de mantener.
5. Bombas de Vacío Secas de Membrana
Las bombas de diafragma (bombas de membrana) combinan el movimiento alternativo de una membrana de caucho, resina o metal con una válvula de retención para transportar el fluido. Cuando se utiliza como bombas de vacío, la válvula de retención elimina la necesidad de utilizar aceite para la estanqueidad y permite utilizar la bomba como bomba seca. Con movimiento alternativo, el aire es aspirado repetidamente desde el lado a evacuar y descargado a la atmósfera para crear el vacío.
6. Bombas de Vacío Secas tipo Scroll
Son bombas de vacío en seco que agotan el aire mediante una combinación de movimiento de voluta del estator y del rotor. El movimiento de la voluta atrae el aire hacia el centro y lo expulsa por el centro.
7. Bombas Turbomoleculares
Las bombas turbomoleculares son bombas de vacío secas en forma de turbinas. Los álabes de la turbina giran a gran velocidad, cerca del movimiento térmico de las moléculas, y expulsan el aire creando un sesgo en el movimiento molecular en función de la inclinación de los álabes de la turbina. Para que los álabes de la turbina puedan girar a altas velocidades, la bomba debe utilizarse en un cierto grado de vacío y se utiliza en combinación con otras bombas de vacío.
¿Cómo Elegir una Bomba de Vacío?
Al seleccionar una bomba de vacío, el tipo de bomba viene determinado por el grado de vacío alcanzado, el tiempo de bombeo y la capacidad de bombeo. Los grados de vacío incluyen bajo vacío, medio vacío y alto vacío, y existe una bomba de vacío adecuada para cada uno de ellos.
1. Bombas de Vacío para Bajo Vacío
Para bajo vacío, existen bombas secas de diafragma, bombas secas de pistón oscilante y bombas secas de paletas rotativas. Las bombas secas de membrana no tienen piezas deslizantes como las bombas secas de paletas rotativas, por lo que no generan partículas debido a la agitación y pueden producir un vacío limpio. El tipo de pistón oscilante tiene una estructura sencilla y es fácil de mantener. Las de paletas rotativas pueden alcanzar altas velocidades de bombeo.
2. Bombas de Vacío para Vacío Medio
Para aplicaciones de vacío medio existen bombas de tipo scroll y rotativas de aceite. Muchas de las bombas scroll utilizan compresión en dos etapas para garantizar su eficacia y son silenciosas y producen pocas vibraciones. Como su nombre indica, las bombas rotativas de aceite están lubricadas y selladas con aceite, lo que se traduce en un alto rendimiento y una buena estabilidad del vacío.
3. Bombas de Vacío para Alto Vacío
Las bombas de vacío para alto vacío incluyen bombas de vacío tipo Roots (booster mecánico) que succionan y comprimen mediante la rotación de dos rotores, bombas de vacío tipo Roots multietapa que integran múltiples bombas tipo Roots, y bombas de vacío tipo difusión de aceite con una estructura simple y alta velocidad de bombeo. Además, existen bombas turbomoleculares y criobombas para lo que se denominan aplicaciones de vacío ultraalto.
Dado que existen muchos tipos diferentes de bombas de vacío, es importante conocer bien sus características y seleccionar la más adecuada para cada aplicación.
Formas de Utilizar las Bombas de Vacío
En los equipos que utilizan vacío, la elección de la bomba de vacío se basa en el grado de vacío alcanzado y en el tiempo de bombeo. Sin embargo, como la velocidad de bombeo suele disminuir a medida que aumenta el nivel de vacío, y algunas bombas para alto vacío no pueden utilizarse en condiciones de presión atmosférica, a veces las bombas de vacío se utilizan combinadas y no solas.
Por ejemplo, alternar entre “bombas con bajo vacío y alta velocidad de bombeo” y “bombas para alto vacío”, o utilizarlas juntas o simultáneamente, puede proporcionar cierto grado de velocidad de bombeo incluso en alto vacío.
Un ejemplo concreto es utilizar una bomba rotativa de aceite para aspirar un vacío bajo (desbaste) y, a continuación, cambiar a una bomba mecánica de refuerzo para aspirar un vacío alto (aspiración principal).
Otra posibilidad consiste en conectar dos tipos de bombas de vacío e interponer una bomba para medio y bajo vacío, de modo que se pueda utilizar una bomba para alto vacío incluso a presión atmosférica.
Más Información sobre Bombas de Vacío
Bombas de Vacío Accionadas por Aceite
Las bombas de vacío rotativas accionadas por aceite proporcionan un rendimiento estable cuando se utilizan correctamente, pero la gestión del aceite es importante. Debido a la naturaleza del vacío creado por la aspiración de gases, las impurezas (por ejemplo, el agua) de la aspiración se mezclan inevitablemente con el aceite. Estas impurezas degradan el rendimiento del aceite.
La mayoría de las bombas de vacío rotativas selladas con aceite tienen una función llamada lastre de gas, que evapora los componentes volátiles, por lo que es aconsejable realizar el lastre de gas de forma regular.