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Bombas de vacío de anillo líquido: tecnología de vacío tradicional que sigue siendo imprescindible

La tecnología de vacío ha estado en constante evolución y no solo en los últimos años. El progreso ha sido continuo a lo largo de la última década. En la actualidad, las bombas de vacío de tornillo con funcionamiento en seco se utilizan en la tecnología de proceso químico y en muchas otras aplicaciones. Por otro lado, las bombas de vacío de rotores de uña también con funcionamiento en seco se han establecido como los generadores de sistemas de vacío por excelencia en todas las ramas del sector. Las bombas de vacío de paletas rotativas lubricadas con aceite también son fundamentales en muchas aplicaciones, debido sobre todo a su evolución permanente. En sus campos de aplicación, normalmente son las bombas de vacío más utilizadas.
Sin embargo, a pesar de las numerosas mejoras, innovaciones y avances, hay un principio de generación de vacío que ha permanecido inalterable hasta la actualidad en ciertas aplicaciones y se sigue utilizando con éxito. Hablamos de la bomba de vacío de anillo líquido.
El principio de la bomba de vacío de anillo líquido se desarrolló en 1890 como «bomba de anillo de agua». Debido a su construcción robusta y funcional, las bombas de vacío de anillo líquido (fig. 1) son adecuadas para la generación de vacío en aplicaciones en las que los vapores o gases húmedos se deben evacuar o en aquellas donde la condensación dentro de la bomba de vacío tiende a formarse durante el proceso de compresión. Por lo tanto, son perfectas para procesos con mucha humedad y se utilizan para la generación de vacío pobre dentro de la tecnología de procesado, en el sector químico, durante la producción y procesamiento de petróleo, evacuación de condensadores de turbinas de vapor, en el sector de los plásticos, fabricación de papel, tecnología alimentaria y muchas otras.
Principio de funcionamiento
Las bombas de vacío de anillo líquido utilizan agua o un líquido compatible con el gas o vapor que se debe evacuar. También se utiliza etilenglicol, aceites minerales o disolventes orgánicos, así como otros líquidos que ya forman parte del proceso, y el principio es el mismo en todos los tamaños y versiones. El principio es el mismo en todos los tamaños y versiones.
Un impulsor montado de manera excéntrica rota dentro de un alojamiento cilíndrico (fig. 2), que se llena de fluido de trabajo hasta que las paletas del impulsor están totalmente sumergidas. La rotación del impulsor y la fuerza centrífuga resultante hacen que el líquido del interior del alojamiento forme el denominado anillo líquido. El medio que se bombea se transporta hasta el espacio entre las paletas y el anillo líquido. La rotación excéntrica del impulsor altera el volumen de dichos espacios, lo que permite la absorción, compresión y expulsión del gas. El anillo líquido sella los espacios individuales de la parte inferior del cilindro. Es por eso que a veces se hace referencia a él como fluido de sellado en lugar de fluido de trabajo.
Mecanismo
Debido al fluido de trabajo utilizado, este mecanismo solamente se puede utilizar en el rango de vacío pobre. Esto se debe a que el nivel de vacío alcanzable depende de la presión de vapor del fluido de trabajo, que se bombea constantemente a lo largo de la bomba de vacío. Esto permite que la bomba de vacío de anillo líquido pueda funcionar con temperaturas relativamente bajas Además, funciona predominantemente de forma isotérmica. Esto significa que el medio bombeado apenas se calienta durante el proceso de compresión. Es por esto que las bombas de vacío de anillo líquido son perfectas para bombear vapores y gases con valores de humedad elevados. Las bajas temperaturas de la bomba de vacío favorecen la condensación de los vapores del proceso. Hasta cierto punto, esto significa que la bomba de vacío funciona también como condensador. Debido a que la condensación ocurre cuando el gas se introduce en la bomba de vacío, el volumen de gas se reduce drásticamente. A su vez, además del efecto de condensación, se consigue un aumento en el caudal nominal. El fluido de trabajo absorbe el calor de compresión, un proceso que permite la condensación y un aumento del caudal. Una de las grandes ventajas de las bombas de vacío de anillo líquido es la adaptación que se puede realizar en el fluido de trabajo y los materiales utilizados en los componentes para ajustarse al medio bombeado. Además, gracias a esto se pueden bombear vapores y gases explosivos. En cualquier caso y debido a las bajas temperaturas de trabajo, los materiales explosivos de bombeo se consideran mucho menos problemáticos que si se utilizasen otras bombas de vacío mecánicas.
Construcción
Existe una diferenciación básica entre las bombas de vacío de anillo líquido de una y dos fases. En la versión de una fase, el proceso de compresión descrito anteriormente se realiza en una única etapa de compresión. En el caso de la bomba de vacío de dos fases (fig. 3), el medio bombeado y precomprimido en la primera fase se transporta a una segunda fase, donde se vuelve a comprimir. Con las versiones de bombas de vacío de anillo líquido de una fase se pueden alcanzar vacíos límite de 130 hPa (mbar), mientras que las versiones de dos fases pueden lograr presiones de hasta 33 hPa (mbar).
Incluso los tamaños varían considerablemente. Busch Vacuum Solutions cuenta con diferentes versiones y series de bombas de vacío de anillo líquido DOLPHIN en su catálogo, con velocidades de bombeo desde 25 a 26 500 metros cúbicos por hora.
Variaciones
El suministro y eliminación del fluido de trabajo puede realizarse de tres maneras:

1. Funcionamiento sin recirculación
Esta es la variante más simple para hacer funcionar una bomba de vacío de anillo líquido y se utiliza siempre que haya suficiente cantidad de fluido de trabajo disponible. En la fase de compresión se suministra continuamente fluido de trabajo, que posteriormente se expulsa junto con el gas y el condensado.

2: Circuito de fluido abierto
En un circuito abierto (fig. 4), el fluido de trabajo se desvía a un separador de líquidos junto con el gas después de que haya salido de la bomba de vacío. Es en este momento donde el líquido y el gas se separan. El gas se expulsa o transfiere mientras el fluido de trabajo vuelve a entrar en la bomba de vacío mientras que el nuevo fluido de trabajo se suministra mediante el separador de líquidos. De esta manera, se garantiza que haya líquido suficiente en el circuito y que la temperatura no aumente. Este tipo de circuito abierto ahorra hasta un 50 por ciento del fluido, en comparación con el funcionamiento sin recirculación.
3. Circuito de fluido cerrado
En un circuito cerrado también existe un separador de líquidos en la parte inferior de la bomba (fig. 5). El gas se expulsa del separador y el fluido de trabajo se desvía con un intercambiador de calor antes de volver a introducirlo. De esta manera, el fluido de trabajo se enfría constantemente. Esta configuración ahorra hasta un 95 % del fluido de trabajo. De esta manera, solo es necesario añadir pequeñas cantidades del nuevo fluido mediante el separador de líquidos. Por lo tanto, recomendamos utilizar el circuito cerrado siempre que no haya suficiente fluido de trabajo o cuando se deba preservar tanto fluido como sea posible.
Sistemas de vacío personalizados
Las bombas de vacío de anillo líquido son absolutamente perfectas para utilizarlas como módulos en instalaciones y sistemas de vacío. Se pueden conseguir vacíos límite bajos en combinación con eyectores de vapor. Las mejores soluciones a nivel técnico y económico se consiguen con sistemas de vacío personalizados adaptados para una aplicación en particular. Busch Vacuum Solutions cuenta con décadas de experiencia a sus espaldas en cuanto a diseño, configuración y montaje de este tipo de sistemas, que se utilizan para garantizar un funcionamiento seguro y económico a escala mundial en la tecnología para el procesamiento de químicos, producción y procesamiento de petróleo, generación de energía y muchos otros sectores. Los tamaños individuales de bombas de vacío de anillo líquido DOLPHIN de Busch están disponibles en diferentes versiones con certificación ATEX.