¿Qué tipos de bombas de vacío existen y cómo funcionan?
Las bombas de vacío son dispositivos mecánicos que se utilizan para extraer el aire u otros gases de un espacio cerrado, creando una diferencia de presión entre el interior y el exterior.
El vacío se puede aplicar en diversos procesos industriales, como el envasado, el secado, la extracción de gases, la liofilización, la producción de baterías, entre otros.
En este artículo, te explicaremos qué tipos de bombas de vacío existen, cómo funcionan y qué ventajas y desventajas tienen cada una.
¿Qué es el vacío y cómo se mide?
El vacío es el estado en el que la presión de un gas es menor que la presión atmosférica. La presión se mide en unidades de fuerza por unidad de superficie, como el pascal (Pa), el bar o el milibar (mbar). La presión atmosférica estándar es de 101.325 Pa o 1.013,25 mbar.
El vacío se puede expresar en términos de presión absoluta o de presión relativa. La presión absoluta es la que se mide respecto al vacío absoluto, que es el estado teórico en el que no hay ninguna molécula de gas. La presión relativa es la que se mide respecto a la presión atmosférica.
Por ejemplo, una presión absoluta de 0,1 mbar equivale a una presión relativa de -1.013,15 mbar.
El grado de vacío se puede clasificar en diferentes rangos, según la presión absoluta y el número de moléculas por centímetro cúbico:
- Bajo vacío: de 300 a 1 mbar (10^19 a 10^16 moléculas/cm^3)
- Medio vacío: de 1 a 10^-3 mbar (10^16 a 10^13 moléculas/cm^3)
- Alto vacío: de 10^-3 a 10^-7 mbar (10^13 a 10^9 moléculas/cm^3)
- Ultra alto vacío: de 10^-7 a 10^-12 mbar (10^9 a 10^4 moléculas/cm^3)
- Alto vacío extremo: menor que 10^-12 mbar (menor que 10^4 moléculas/cm^3)
¿Qué tipos de bombas de vacío existen?
Existen diferentes tipos de bombas de vacío, según el principio de funcionamiento, el rango de vacío que pueden alcanzar y el tipo de fluido que pueden bombear.
A continuación, te presentamos los tipos más comunes:
Bombas de paletas rotativas
Son las bombas de vacío más utilizadas y pueden operar en bajo y medio vacío. Funcionan mediante un rotor que gira de forma excéntrica dentro de una carcasa cilíndrica, en la que hay unas paletas que se deslizan por ranuras.
Las paletas dividen el espacio entre el rotor y la carcasa en cámaras de volumen variable, que se comunican con la entrada y la salida de la bomba. El gas entra por la entrada, se comprime en las cámaras y se expulsa por la salida.
Estas bombas pueden ser de dos tipos: en seco o lubricadas por aceite.
Las bombas en seco no usan aceite para sellar las cámaras, por lo que son más limpias y ecológicas, pero tienen menor rendimiento y requieren más mantenimiento. Las bombas lubricadas por aceite usan aceite para mejorar la estanqueidad y la lubricación de las cámaras, por lo que tienen mayor rendimiento y menor desgaste, pero generan residuos de aceite que pueden contaminar el gas bombeado.
Bombas de anillo líquido
Son bombas de vacío que pueden operar en bajo vacío y que usan un líquido, generalmente agua, como fluido de sellado y de enfriamiento. Funcionan mediante un impulsor que gira de forma excéntrica dentro de una carcasa cilíndrica, en la que hay un anillo de líquido que ocupa parte del espacio.
El impulsor tiene unas paletas que se sumergen en el anillo de líquido y que dividen el espacio entre el impulsor y la carcasa en cámaras de volumen variable, que se comunican con la entrada y la salida de la bomba. El gas entra por la entrada, se comprime en las cámaras y se expulsa por la salida junto con una parte del líquido.
Estas bombas tienen la ventaja de ser simples, robustas y silenciosas, pero tienen el inconveniente de consumir una gran cantidad de líquido y de requerir un sistema de separación y recirculación del mismo.
Bombas de lóbulos
Son bombas de vacío que pueden operar en bajo vacío y que usan dos rotores de lóbulos que giran de forma sincronizada y en sentido opuesto dentro de una carcasa.
Los rotores tienen unos lóbulos que encajan entre sí y que dividen el espacio entre los rotores y la carcasa en cámaras de volumen variable, que se comunican con la entrada y la salida de la bomba.
El gas entra por la entrada, se traslada en las cámaras y se expulsa por la salida. Estas bombas tienen la ventaja de ser libres de contacto, es decir, que no hay fricción entre los rotores y la carcasa, por lo que no necesitan lubricación ni refrigeración, y tienen un bajo desgaste y un bajo nivel de ruido.
Sin embargo, tienen el inconveniente de tener una baja eficiencia y de generar pulsaciones en el flujo de gas.
Bombas de tornillo
Son bombas de vacío que pueden operar en bajo y medio vacío y que usan dos rotores de tornillo que giran de forma sincronizada y en sentido opuesto dentro de una carcasa.
Los rotores tienen unos perfiles helicoidales que encajan entre sí y que dividen el espacio entre los rotores y la carcasa en cámaras de volumen variable, que se comunican con la entrada y la salida de la bomba. El gas entra por la entrada, se comprime en las cámaras y se expulsa por la salida.
Estas bombas tienen la ventaja de ser libres de contacto, por lo que no necesitan lubricación ni refrigeración, y tienen un alto rendimiento y una alta fiabilidad. Sin embargo, tienen el inconveniente de tener un alto costo y de requerir un control preciso de la sincronización de los rotores.
Bombas de pistón
Son bombas de vacío que pueden operar en bajo y medio vacío y que usan uno o más pistones que se mueven alternativamente dentro de unos cilindros, accionados por un motor.
Los pistones tienen unas válvulas de admisión y de escape que se abren y se cierran según el movimiento del pistón, permitiendo el paso del gas. El gas entra por la válvula de admisión cuando el pistón se retrae, se comprime cuando el pistón se avanza y se expulsa por la válvula de escape.
Estas bombas tienen la ventaja de ser simples y versátiles, pero tienen el inconveniente de tener una baja eficiencia y un alto nivel de ruido y de vibración.
Bombas de diafragma
Son bombas de vacío que pueden operar en bajo y medio vacío y que usan uno o más diafragmas que se mueven alternativamente dentro de unas cámaras, accionados por un motor. Los diafragmas tienen unas válvulas de admisión y de escape que se abren y se cierran según el movimiento del diafragma, permitiendo el paso del gas.
El gas entra por la válvula de admisión cuando el diafragma se retrae, se comprime cuando el diafragma se avanza y se expulsa por la válvula de escape. Estas bombas tienen la ventaja de ser libres de contacto y de aceite, por lo que son más limpias y ecológicas, y tienen un bajo nivel de ruido y de vibración.
Sin embargo, tienen el inconveniente de tener una baja eficiencia y un alto desgaste del diafragma.