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Tecnologia de vácuo a seco para processos químicos e farmacêuticos
O vácuo é essencial em processos químicos e farmacêuticos. Seja no transporte a vácuo ou em processos de inertização, destilação ou secagem, o vácuo é sempre usado para tornar os processos mais seguros, rápidos e mais econômicos ou até para viabilizá-los.
As diversas tecnologias de geração de vácuo são muito versáteis. Durante muitas décadas, as bombas de vácuo de anel líquido e os ejetores de vapor eram as principais soluções usadas para o trabalho pesado quando se tratava da geração de vácuo.
No entanto, assim como as bombas de vácuo de palhetas rotativas com lubrificação a óleo com recirculação, elas têm uma desvantagem: é necessário utilizar um fluido de operação que entra em contato com o gás do processo.
No entanto, assim como as bombas de vácuo de palhetas rotativas com lubrificação a óleo com recirculação, elas têm uma desvantagem: é necessário utilizar um fluido de operação que entra em contato com o gás do processo.
Inovadoras: bombas de vácuo de parafuso a seco
Na metade dos anos 90, a Busch Vacuum Solutions lançou no mercado a primeira bomba de vácuo de parafuso, a COBRA. A principal diferença em relação às bombas de vácuo conhecidas naquela época era que as bombas de vácuo de parafuso não precisavam de nenhum fluido de operação para comprimir o gás do processo. É por isso que elas são chamadas de bombas de vácuo de parafuso "a seco" (fig. 1). Agora, a tecnologia de vácuo de parafuso a seco também é amplamente utilizada nas indústrias química e farmacêutica.-
Fig. 1: bomba de vácuo de parafuso a seco para processos químicos e farmacêuticos.
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Fig. 1: bomba de vácuo de parafuso a seco para processos químicos e farmacêuticos.
Princípio de operação
Em uma bomba de vácuo de parafuso, dois rotores com formato de parafuso intertravados giram em direções opostas (fig. 2). Os gases do processo são aspirados, retidos entre o cilindro e as câmaras dos parafusos, comprimidos e transportados para a descarga de gás. Durante o processo de compressão, os rotores em formato de parafuso não entram em contato um com o outro ou com o cilindro. A fabricação precisa e os espaços livres mínimos entre as peças móveis permitem esse princípio de funcionamento e garantem uma pressão final baixa de até 0,01 mbar (absoluta).-
Fig. 2: as bombas de vácuo de parafuso modernas estão equipadas com parafusos de passo variável, permitindo uma distribuição de temperatura uniforme dentro da bomba de vácuo.
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Fig. 2: as bombas de vácuo de parafuso modernas estão equipadas com parafusos de passo variável, permitindo uma distribuição de temperatura uniforme dentro da bomba de vácuo.
As bombas de vácuo de parafuso COBRA operam com um sistema de refrigeração que garante uma distribuição de calor uniforme, maior eficiência térmica e mais estabilidade ao longo de todo o corpo da bomba. Dessa maneira, é possível selecionar uma temperatura que seja alta o suficiente para não condensar o gás do processo, porém baixa o suficiente para evitar possíveis problemas relacionados à temperatura, como deposição de gás ou ignição espontânea.
A ausência de um fluido de operação permite uma compressão sem contaminação ou reação na câmara do processo.
Proteção do sistema de vácuo
Dependendo do gás do processo, a bomba de vácuo pode ficar exposta a alguns riscos. Por isso, é importante conhecer suficientemente bem os gases do processo para minimizar esses riscos. Muitas vezes, são necessários componentes diferentes, que podem ser instalados no lado de saída ou de pressão, a fim de transportar o gás do processo sem causar danos à bomba de vácuo. Isto é conhecido como um sistema de vácuo, que também pode ser composto por várias bombas de vácuo (fig. 3).-
Fig. 3: sistema de vácuo com quatro bombas de vácuo de parafuso como bombas de apoio.
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Fig. 3: sistema de vácuo com quatro bombas de vácuo de parafuso como bombas de apoio.
Para a operação segura do sistema de vácuo, é importante protegê-lo contra corrosão e depósitos causados por cristalização ou polimerização, além de aumentar a resistência do material.
Proteção contra corrosão
Existem várias medidas que podem ser eficazes para proteger o sistema de vácuo ou as bombas de vácuo individuais contra a corrosão:- A primeira opção é impedir a entrada de substâncias corrosivas no interior da bomba de vácuo. Isso pode ser feito através da instalação de condensadores ou purificadores de gás a montante.
- A segunda opção para evitar a corrosão é manter o fluxo do processo na fase gasosa. Em uma bomba de vácuo de parafuso, isso pode ser implementado definindo uma temperatura de operação específica. Além disso, o gás do processo pode ser diluído por um lastro de gás fornecido, a fim de reduzir a pressão parcial dos gases condensáveis. Portanto, a seguinte lógica simples se aplica: sucção na forma gasosa e ejeção na forma gasosa. Por isso, a temperatura mínima deve ser selecionada de maneira que seja alta o suficiente para impedir a condensação dos gases. A temperatura máxima deve ser selecionada de maneira que a bomba de vácuo não sofra danos, ou de maneira que a temperatura máxima admissível, de acordo com a classificação ATEX, não seja excedida.
- Uma terceira opção é usar materiais compatíveis para a bomba de vácuo. Nas bombas de vácuo de parafuso COBRA da Busch Vacuum Solutions, por exemplo, todas as peças que têm contato com o processo são fabricadas em ferro fundido dúctil por padrão e têm um revestimento especial, resistente a quase todos os produtos químicos.
Proteção contra a entrada de partículas no sistema
As bombas de vácuo de parafuso sempre devem ser operadas com um crivo de entrada ou um filtro de entrada. Isso serve para impedir a entrada de partículas no interior da bomba de vácuo. Devido à fabricação precisa das bombas de vácuo de parafuso com as pequenas folgas e tolerâncias associadas, existe uma certa sensibilidade às partículas arrastadas.As bombas de vácuo de parafuso a seco são frequentemente usadas com secadores de partículas, principalmente na indústria farmacêutica. Uma certa quantidade dessas partículas pode facilmente atravessar a bomba de vácuo junto com o gás do processo ou ser descarregada no final do processo.
No entanto, é aconselhável tomar as precauções adequadas para evitar que a sucção de partículas ocorra com muita frequência. A Busch, por exemplo, oferece uma variedade de filtros de partículas diferentes para cada aplicação.
Estanqueidade da bomba de vácuo/do sistema de vácuo
As bombas e os sistemas de vácuo num ambiente químico devem ser estanques o suficiente para impedir completamente (ou o máximo possível) a entrada de ar ambiente e a criação de uma atmosfera potencialmente explosiva, e para impedir o escape de gases tóxicos ou explosivos.O-rings de polímero geralmente são usados para evitar vazamentos entre as duas partes estacionárias. A resistência depende do polímero selecionado. Portanto, o material do selo também deve ser adaptado para os possíveis gases do processo.
A Busch Vacuum Solutions oferece um conceito de selo dinâmico para passagens de eixo rotativo certificado pela TÜV Süd em conformidade com as Instruções Técnicas sobre o Controle da Qualidade do Ar (TA Luft). Estes selos são considerados tecnicamente estanques.
Dicas para a operação
Para a maioria das aplicações, é recomendado que a bomba de vácuo seja aquecida por um certo tempo antes da operação do processo. Isso permite que a temperatura especificada seja atingida.
Após o fim do processo, é recomendado purgar a bomba de vácuo com gás inerte não condensável, a fim de remover completamente o gás do processo da bomba de vácuo antes de desligá-la. Normalmente, o nitrogênio é usado para este processo.
Ao final do processo, também é possível e recomendável lavar a bomba de vácuo com um líquido de limpeza, se houver o risco de formação de depósitos dentro da bomba de vácuo durante a refrigeração.
Para a maioria das aplicações, é recomendado que a bomba de vácuo seja aquecida por um certo tempo antes da operação do processo. Isso permite que a temperatura especificada seja atingida.
Após o fim do processo, é recomendado purgar a bomba de vácuo com gás inerte não condensável, a fim de remover completamente o gás do processo da bomba de vácuo antes de desligá-la. Normalmente, o nitrogênio é usado para este processo.
Ao final do processo, também é possível e recomendável lavar a bomba de vácuo com um líquido de limpeza, se houver o risco de formação de depósitos dentro da bomba de vácuo durante a refrigeração.
Proteção contra explosões
Com os diferentes sistemas de vedação e os vários revestimentos e acessórios adequados, as bombas de vácuo de parafuso COBRA da Busch podem ser configuradas para serem compatíveis com qualquer produto químico.Além disso, diversas versões ATEX estão disponíveis para as bombas de vácuo de parafuso COBRA, em conformidade com a diretiva 2014/34/UE.
Qualquer outro regulamento nacional também pode ser adaptado para estas bombas de vácuo, como a EX-proof nos EUA ou a KOSHA na Coreia do Sul. Isso significa que estas bombas de vácuo também podem ser usadas em todo o mundo em áreas potencialmente explosivas e para transportar gases e vapores explosivos.
Protetores corta chamas também podem ser integrados, se necessário.