Bombas de vácuo de anel líquido – Tecnologia de vácuo clássica, mas também de última geração
Princípio de funcionamento
Como fluido operacional, as bombas de vácuo de anel líquido utilizam água ou um líquido compatível com o gás ou vapor que será evacuado. Também é utilizado etilenoglicol, óleos minerais ou solventes orgânicos, bem como outros líquidos que já fazem parte do processo. O princípio básico é o mesmo em todos os tamanhos e versões.
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Fig. 2: visualização de corte transversal da câmara de compressão de uma bomba de vácuo de anel líquido DOLPHIN. Fonte: Busch Vacuum Solutions.
Mecanismo
Devido ao fluido operacional utilizado, este mecanismo apenas pode ser utilizado no intervalo de vácuo grosso. Isto acontece porque o nível de vácuo alcançável depende da pressão do vapor e da viscosidade do fluido operacional, que é constantemente bombeado através da bomba de vácuo. Isso permite que a bomba de vácuo de anel líquido seja operada a temperaturas relativamente baixas. Além disso, ela também funciona principalmente de forma isotérmica. Isso significa que o meio a bombear praticamente não aquece durante o processo de compressão. Portanto, as bombas de vácuo de anel líquido são ideais para bombear vapores e gases com elevado teor de humidade. As baixas temperaturas na bomba de vácuo são favoráveis à condensação dos vapores e gases húmidos do processo. Até certo ponto, isto significa que a bomba de vácuo também funciona como condensador. Uma vez que a condensação ocorre logo quando o gás entra na bomba de vácuo, o volume é reduzido drasticamente. Além do efeito de condensação, desta forma também se consegue obter um aumento do caudal nominal. O fluido operacional desvia o calor por compressão – um processo que apoia a condensação e aumenta o caudal. Uma vantagem significativa das bombas de vácuo de anel líquido é que o fluido operacional e os materiais utilizados para os componentes podem ser adaptados para se adequarem ao meio bombeado. Desta forma também é possível bombear gases e vapores explosivos. Devido às baixas temperaturas de funcionamento, o bombeamento de materiais explosivos pode, em qualquer caso, ser considerado muito menos problemático do que com outras bombas de vácuo mecânicas.
Construção
É feita a diferenciação básica entre bombas de vácuo de anel líquido de um ou dois estágios. Na versão de um estágio, o processo de compressão descrito acima é realizado num único estágio de compressão. Na bomba de vácuo de dois estágios (fig. 3), o meio bombeado pré-comprimido do primeiro estágio é transportado para um segundo estágio de compressão, sendo aí novamente comprimido. É possível alcançar pressões finais de 130 hPa (mbar) com as versões de um estágio da bomba de vácuo de anel líquido, enquanto as versões de dois estágios podem atingir até 33 hPa (mbar).
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Fig. 3: fluxo de gás através de uma bomba de vácuo de anel líquido de dois estágios. Fonte: Busch Vacuum Solutions.
Variantes
O fornecimento e a remoção do fluido operacional podem ser realizados de três formas:1. Operação sem recirculação
Esta é a variante mais simples para operar uma bomba de vácuo de anel líquido e é utilizada sempre que está disponível fluido operacional suficiente. O estágio de compressão é constantemente alimentado com fluido operacional. Em seguida, o fluido é escoado juntamente com o gás e o condensado.
2. Circuito de fluido aberto
Num circuito aberto (fig. 4), o fluido operacional é desviado para um separador de líquidos juntamente com o gás depois de sair da bomba de vácuo. É neste ponto que o líquido e o gás são separados. O gás é descarregado ou transferido enquanto o fluido operacional fresco é fornecido ao separador de líquidos. Fica, assim, assegurada a existência de líquido suficiente no circuito e que a temperatura não sobe. Este tipo de circuito aberto pode economizar até 50 por cento do fluido em comparação com a operação sem recirculação.
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Fig. 4: bomba de vácuo de anel líquido DOLPHIN com um circuito de fluido operacional aberto. Fonte: Busch Vacuum Solutions.
Também existe um separador de líquidos a jusante da bomba, num circuito fechado (fig. 5). O gás é descarregado do separador, enquanto o fluido operacional é desviado com recurso a um permutador de calor antes de entrar novamente na bomba de vácuo. Por conseguinte, o fluido operacional é constantemente refrigerado. Esta configuração permite poupar até 95 por cento do fluido operacional. Isto significa que é necessário adicionar apenas pequenas quantidades de fluido fresco através do separador de líquidos. Por conseguinte, recomendamos o circuito fechado sempre que não esteja disponível fluido operacional suficiente ou quando for necessário conservar a maior quantidade de fluido operacional possível.
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Fig. 5: bomba de vácuo de anel líquido DOLPHIN com circuito de fluido operacional fechado. Fonte: Busch Vacuum Solutions.
Sistemas de vácuo à medida
As bombas de vácuo de anel líquido são excecionalmente adequadas à utilização como módulos em sistemas e instalações de vácuo. Podem obter-se pressões finais mais baixas em combinação com ejetores de vapor. É possível encontrar soluções técnica e economicamente ideais para os sistemas de vácuo, uma vez que são diretamente adaptadas à aplicação individual. A Busch Vacuum Solutions tem décadas de experiência na conceção, configuração e construção destes tipos de sistemas, que são utilizados no mundo inteiro para a operação económica e segura na tecnologia de processamento químico, na produção e no processamento de petróleo, na geração de energia e em muitas outras áreas. Os tamanhos individuais da bomba de vácuo de anel líquido DOLPHIN da Busch estão disponíveis em diferentes versões com certificação ATEX.
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Fig. 6: sistema de vácuo com cinco bombas de vácuo de anel líquido DOLPHIN de um estágio para a desgaseificação do fluido do processo. Fonte: Busch Vacuum Solutions.