Bombas de vacío de anillo líquido - Tecnología de vacío tradicional que sigue siendo imprescindible

Maulburg, Germany 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.
Fig. 1: Dos versiones de bombas de vacío de anillo líquido Dolphin disponibles con velocidades de bombeo desde 25 a 26 800 metros cúbicos por hora

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 en niveles bajos dentro de la tecnología de procesao, 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.

Fig. 2: Modelo tridimensional de una cámara de compresión de una bomba de vacío de anillo líquido Dolphin
 

Un acelerador montado de manera excéntrica rota dentro de una carcasa cilíndrica (fig. 2), que se llena de fluido de trabajo hasta que las paletas del acelerador están totalmente sumergidas. La rotación del acelerador y la fuerza centrífuga resultante hacen que el líquido del interior de la carcasa 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 acelerador 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 y, por ese motivo, muchas 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 aproximado. 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 y que el aumento de la temperatura del medio se mantenga al mínimo 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 y, debido a que la condensación ocurre cuando la mezcla se introduce en la bomba de vacío, el volumen se reduce drásticamente. A su vez, además del efecto de condensación, se consigue un aumento en la velocidad de bombeo nominal.
El fluido de trabajo absorbe el calor de la compresión y, como las bombas de vacío de anillo líquido son prácticamente isotérmicas, ofrecen ventajas al bombear productos sensibles a la temperatura, como los polímeros.
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 o corrosivos. 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 presiones finales de 130 hPa (mbar), mientras que las versiones de dos fases pueden lograr presiones de hasta 33 hPa (mbar).

Fig. 3: El gas fluye a lo largo de una bomba de vacío de anillo líquido de dos fases

Incluso los tamaños varían considerablemente. Busch Bombas y Sistemas de Vacío cuenta con diferentes versiones y series de bombas de vacío de anillo líquido Dolphin en su catálogo, con velocidades de bombeo desde 25 a 26 800 metros cúbicos por hora.

Variaciones
El suministro y eliminación del fluido de trabajo puede realizarse de tres maneras:

1. Funcionamiento sin recirculación: Caudal continuo
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: Recirculación parcial
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 y es en este momento donde el líquido y el gas se separan. El gas se expulsa o transfiere mientras el líquido de trabajo vuelve a entrar en la bomba de vacío y el nuevo fluido de trabajo se suministra mediante el separador de líquidos del circuito. 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.

Fig. 4: Bomba de vacío de anillo líquido Dolphin con sistema de recirculación parcial

3. Circuito de fluido cerrado: Recirculación total
En un circuito cerrado también existe un separador de líquidos en la parte inferior de la bomba de vacío (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 mantiene a una temperatura constante, lo cual significa que solamente es necesario añadir pequeñas cantidades de 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.



Fig. 5: Bomba de vacío de anillo líquido Dolphin con sistema de recirculación total

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 presiones finales bajas en combinación con eyectores de vapor, aire o gas (chorros) y también con bombas aceleradoras de vacío. Las mejores soluciones a nivel técnico y económico se consiguen con sistemas de vacío personalizados adaptados para una aplicación en particular. Busch Bombas y Sistemas de Vacío 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 nivel 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.


Fig. 6: Sistema de vacío con cinco bombas de vacío de anillo líquido Dolphin de una fase para desgasificar el fluido del proceso

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