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Principio de funcionamiento de la bomba de vacío de tornillo seco

La tecnología de bombas de vacío secas -especialmente las bombas secas químicas de tornillo de paso variable- ofrece ventajas claras y cuantificables en una amplia variedad de aplicaciones esenciales. Una bomba de vacío de tornillo seco correctamente diseñada garantiza que las necesidades de procesamiento se cumplan con una solución segura, fiable y rentable.

Las bombas de vacío de tornillo seco no necesitan agua ni aceite para sellar o lubricar las etapas de vacío. En consecuencia, estos sistemas de vacío en seco eliminan la generación de efluentes, la contaminación y los elevados costes de tratamiento.

Dry Screw Vacuum Pump Technology side view

Funcionamiento de la bomba de vacío de tornillo seco

Dry Screw Vacuum Pump Operation plan

  • Una bomba de vacío de tornillo seco consta de dos rotores paralelos en forma de tornillo helicoidal sin contacto (1) y (2), Fig. 1, que giran de forma sincronizada a altas velocidades mediante engranajes de precisión (3). Giran en sentidos opuestos y, al hacerlo, atrapan una cantidad de gas en la entrada (5) y lo transportan hacia el orificio de escape (6) y hacia el canal de escape (7). Las paredes del estator (9) y la forma especial de los tornillos entrelazados forman las cámaras o bolsas de compresión (4) que transportan el gas.
  • Las pequeñas holguras entre los tornillos y el estator, así como las pequeñas holguras entre los tornillos entrelazados, garantizan que la cantidad de fuga inversa hacia la entrada sea pequeña en comparación con el flujo de gas hacia delante generado por las bolsas de los tornillos.
  • El flujo inverso de los gases bombeados se evita mediante la longitud del límite de sellado, (es decir, el número de espirales y las holguras estancas). En las bombas equipadas con un plato de compresión se produce una ligera expansión inversa del gas en los tornillos cuando la válvula o puerto de salida se expone por primera vez. Ésta se expulsa rápidamente a medida que el volumen atrapado se reduce progresivamente a cero por la acción de los tornillos.
  • El flujo inverso de gas se controla principalmente por la anchura de las "tierras de sellado" en las puntas del perfil del tornillo. Estas anchas tierras discurren muy próximas al estator y minimizan la fuga inversa de gas. Las presiones finales en las bombas de tornillo pueden ser inferiores a 0,01 torr (0,01 mBar). 
  • En los modelos de paso variable, el gas se comprime a medida que cambia el paso para proporcionar una compresión adicional antes del escape de la bomba. De este modo, la carga térmica se distribuye más uniformemente a lo largo de los rotores. En los modelos de paso único, se consigue más compresión en la última media vuelta contra un plato o válvula de compresión, lo que desvía la generación de calor hacia el escape. En las bombas secas, las temperaturas tienen que ser lo suficientemente altas para evitar la condensación en todo el proceso y lo suficientemente bajas para evitar la autoignición y la polimerización. El aumento progresivo de la temperatura del gas hacia el escape en las bombas de paso variable contribuye en gran medida a evitar la condensación de los vapores bombeados. Las bombas de tornillo de paso variable también utilizan la energía de forma más eficiente que las de paso único. 
  • La refrigeración se consigue a través de la camisa circundante (8). Las bombas pueden configurarse para refrigeración directa o indirecta en circuito cerrado. Esta última opción tiene muchas ventajas, ya que el agua de refrigeración de la planta nunca entra en contacto directo con el material de la bomba y la camisa no puede encenagarse ni corroerse debido a la mala calidad del agua de refrigeración.
  • Dispone de un puerto de lastre de gas (10) .  En caso necesario, un lastre de gas puede ayudar a calentar una bomba fría o a secar más rápidamente una bomba húmeda, sacar un vapor inflamable de su rango de inflamabilidad y ayudar a limpiar los sólidos de una bomba, sobre todo durante el lavado con disolventes.

Ventajas de la tecnología de vacío de tornillo seco

Fácil mantenimiento y funcionamiento silencioso

Las bombas de vacío de tornillo seco no necesitan agua ni aceite para sellar o lubricar las etapas de vacío. En consecuencia, estos sistemas de vacío en seco eliminan la generación de efluentes, la contaminación y los elevados costes de tratamiento.

Amplio rango de funcionamiento

Los modelos de tornillo seco VSB funcionan a cualquier presión entre la presión de vacío y la presión atmosférica. Las capacidades de bombeo son prácticamente ilimitadas cuando se combina con una bomba de refuerzo de vacío de alta .

Funcionamiento fiable

La baja velocidad de rotación de la serie VSB garantiza un funcionamiento suave y robusto. Diseñadas para ofrecer una mayor capacidad de manejo de la presión de descarga que los diseños verticales, lo que permite más tiempo de proceso. Con mayores tolerancias de vapor y líquido, las bombas de vacío de tornillo seco tienen una larga vida útil. 

Bombas de vacío de tornillo seco - Cómo funcionan

Gestión térmica en bombas de vacío de tornillo seco

La gestión térmica es esencial para el funcionamiento fiable de las bombas de vacío de tornillo seco para productos químicos.

En una bomba demasiado fría para un proceso determinado, los vapores agresivos pueden condensarse, provocando corrosión, la dilución de los lubricantes y la hinchazón de las juntas. Este daño es grave, pero sólo puede producirse si se permite que el vapor se condense en la fase líquida.

Por el contrario, si las temperaturas de funcionamiento de la bomba son demasiado elevadas para un proceso determinado, es posible que se produzcan reacciones no deseadas como la polimerización o el autoencendido, con el añadido de las elevadas temperaturas de los cojinetes o el agarrotamiento térmico. 

Los efectos mencionados pueden mitigarse ligeramente con revestimientos internos, pero nunca hay que fiarse de ello. Los revestimientos son excelentes para proteger la bomba durante el almacenamiento inicial y la puesta en marcha del sistema, pero sólo pueden sobrevivir un tiempo determinado a las temperaturas y niveles de vacío en los que las bombas pasan la mayor parte del tiempo.

La clave es garantizar que los vapores del proceso permanezcan en la fase de vapor [área verde] en la figura siguiente. Algunas estrategias para garantizar que esto ocurra incluyen el control de la temperatura/caudal del refrigerante de la bomba, el uso de purga de nitrógeno para cambiar el punto de rocío del proceso y el uso de condensadores de entrada para eliminar el vapor aguas arriba de la bomba.  

Para mejorar aún más la fiabilidad en los casos en los que siempre se presentan retos en el sistema, se pueden añadir funciones adicionales al sistema de bombeo que ayuden a garantizar la fiabilidad. Un ejemplo es un sistema de lavado con disolvente para mantener el mecanismo de bombeo libre y limpio. Otra son las macetas eliminadoras (KOP) y los filtros para capturar las babosas líquidas o en polvo cuando no es posible evitarlas. 

Dry screw vacuum pump technology temperature flow

Vacío sin aceite para aplicaciones industriales

Las bombas de vacío de tornillo seco NASH son extraordinariamente sencillas, pero sofisticadas, fiables y altamente eficientes. El funcionamiento en seco y sin contacto no requiere lubricación en la cámara de bombeo. Como resultado, ofrecen grandes ventajas: no contaminan el proceso ni generan polución. Las bombas de vacío secas NASH pueden manipular de forma segura y fiable corrosivos, productos orgánicos, inorgánicos y disolventes gracias a su diseño de tornillo sin contacto y exento de aceite. Entre las principales aplicaciones figuran:

  • Destilación (normal, de trayecto corto y molecular)
  • Secado (filtrado, congelación y secado de transformadores)
  • Evaporación
  • Filtrado de aire
  • Vacío doméstico (servicio de vacío central o general/laboratorio, plantas piloto)
  • Servicio de reactores
  • Recuperación de disolventes (vapor de combustible)
  • Esterilización (óxido de etileno)
  • Gases problemáticos (inflamables, bajas temperaturas de autoignición, gases corrosivos e hidrógeno)
  • Transporte

Otras aplicaciones

  • Cristalización
  • Desodorización
  • Desgasificación
  • Desorción
  • Manipulación de fluidos
  • Impregnación
  • Pervaporación
  • Polimerización
Dry screw vacuum pump technology applications