La creación de un vacío es necesaria en varios campos de la actividad humana. Este término se refiere a la condición de una fase gaseosa que tiene una presión inferior a la atmosférica. La presión se mide típicamente en milímetros de columna de mercurio o pascales. La rarefacción de gas se produce cuando se extrae con fuerza una sustancia de dispositivos con volumen limitado. Una bomba de vacío es un aparato técnico diseñado para este fin, y puede utilizarse de forma independiente o como parte de sistemas más intrincados.
Campo de aplicación de las bombas de vacío
- El refinado de petróleo y la industria química utilizan bombas de vacío para mantener las condiciones necesarias para las reacciones y la separación de las mezclas resultantes.
- Los metales y otros materiales se desgasifican utilizando bombas de vacío para crear piezas con una estructura homogénea y sin poros.
- Las industrias farmacéutica y textil utilizan bombas de vacío para secar rápidamente los productos sin aumentar la temperatura.
- Las bombas de vacío se utilizan en la industria alimentaria para envasar productos lácteos, zumos, carne y pescado.
- Las bombas de vacío son esenciales en el proceso de vacío de la refrigeración y otros equipos que requieren la ausencia de humedad.
- Las líneas de transporte automático utilizan ventosas de vacío como pinzas, lo que garantiza su funcionamiento normal.
- Las bombas de vacío se utilizan en el equipamiento de laboratorios de producción e investigación.
- En medicina, las bombas de vacío se utilizan para el funcionamiento de aparatos respiratorios y en consultas dentales.
- Se utiliza habitualmente en la industria de la impresión para asegurar películas térmicas.
Principio de funcionamiento de las bombas de vacío
El vacío se genera mediante la extracción mecánica de una sustancia de un área cerrada. Existen varios métodos para conseguirlo. Uno de estos métodos es la utilización de una bomba de vacío de tipo chorro, que funciona arrastrando moléculas de gas con un chorro de agua o vapor a alta velocidad que emana de la boquilla del eyector. Este sistema de bombas incluye una tubería de derivación lateral, donde se crea el vacío.
Este diseño ofrece la ventaja de no tener piezas móviles, pero tiene algunos inconvenientes, como la mezcla de sustancias y la baja eficacia.
En cuanto a la tecnología, las unidades mecánicas son las más utilizadas. La función principal de una bomba de vacío, cuyo componente principal se mueve de forma rotatoria o alterna, es crear periódicamente un mayor volumen de espacio dentro de su carcasa. A continuación, este espacio se llena de gas a través de la boquilla de entrada y, por último, se expulsa a través de la abertura de salida. El diseño de una bomba de vacío puede variar enormemente.
Las principales variedades de bombas de vacío
En la fabricación de dispositivos de vacío se utilizan tanto materiales metálicos como plásticos. Estos materiales se eligen por su capacidad para resistir los efectos químicos del medio que se bombea, así como por su resistencia mecánica. Se hace hincapié en asegurar un ajuste preciso de los componentes y garantizar un contacto superficial hermético, evitando cualquier fuga de gases. A continuación se ofrece un catálogo de las principales variedades de bombas de vacío, cada una de las cuales se distingue por su diseño y principios de funcionamiento.
Anillo de agua
La bomba de vacío de anillo de agua es una versión de las unidades de anillo de líquido que utiliza la circulación de agua pura para generar vacío. Consiste en un cuerpo cilíndrico con un rotor equipado con paletas, que gira sobre un eje excéntrico. Necesita llenarse de líquido antes de poder funcionar.
Una vez encendido el motor, el impulsor propulsa el agua a lo largo de las paredes interiores de la carcasa, creando una región de vacío en forma de media luna entre el impulsor y el rotor. El gas procedente de la entrada de la bomba se precipita a esta zona y las paletas móviles lo transportan a lo largo del eje, expulsándolo finalmente por el orificio de salida. Este tipo de unidades se utilizan con frecuencia para la purificación parcial del gas cuando entra en contacto intenso con el agua.
La utilización de líquido como componente de funcionamiento presenta numerosas ventajas.
- La circulación de agua entre el rotor y la carcasa de la bomba evita la posibilidad de reflujo de gas, lo que da como resultado la eliminación de juntas y la disminución de los requisitos de precisión de las piezas.
- Todas las piezas móviles de la bomba están continuamente sumergidas en líquido, lo que reduce la fricción y mejora la disipación del calor.
- Estos dispositivos rara vez necesitan reparaciones, tienen una vida útil prolongada y consumen un mínimo de energía.
- Trabajar con gases que contienen gotas de agua y pequeñas impurezas mecánicas no tiene efectos perjudiciales sobre el estado técnico del equipo.
El último punto es importante cuando se utilizan estas bombas para extraer aire de recipientes que contienen humedad. Se emplean en aires acondicionados y sistemas de refrigeración similares para evacuar el sistema antes de llenarlo de freón.
Bombas rotativas de paletas
Estas bombas tienen una carcasa cilíndrica con una superficie interior rectificada con precisión y un rotor situado en su interior. Los ejes de la carcasa y el rotor están desalineados, lo que da lugar a un valor de juego lateral diferente. El rotor está equipado con placas móviles especiales que se presionan contra el cuerpo mediante muelles, dividiendo eficazmente el espacio libre en sectores con volúmenes variables. Al arrancar el motor, los gases se ponen en movimiento, creando un vacío constante en el tubo de admisión y una sobrepresión en el tubo de descarga.
Para minimizar la fricción, las placas están construidas con materiales antifricción o lubricadas con aceites especiales de baja viscosidad. Aunque estas bombas tienen la capacidad de generar un fuerte vacío, son sensibles a la limpieza del líquido o gas que se bombea, por lo que requieren una limpieza periódica y pueden contaminar el producto con restos de grasa.
Bombas de pistón de diafragma
El mecanismo de funcionamiento de esta bomba consiste en un diafragma flexible que está conectado a un sistema de palanca. El diafragma está fabricado con materiales compuestos modernos que pueden soportar tensiones mecánicas. Los bordes del diafragma se fijan firmemente en la carcasa, mientras que la parte central se dobla mediante un actuador eléctrico o neumático. Esta acción de flexión reduce y aumenta alternativamente el volumen de la cámara interior.
A medida que cambia el volumen, se aspiran y expulsan gases o líquidos. Cuando dos membranas trabajan juntas en fases opuestas, se consigue un bombeo continuo. Un sistema de válvulas regula la correcta distribución y dirección del caudal. El mecanismo no tiene piezas giratorias ni de rozamiento que entren en contacto con el producto bombeado.
Las ventajas de estas bombas deben incluir:
- Ausencia de contaminación del producto por grasa o impurezas mecánicas;
- Sellado completo para eliminar cualquier fuga;
- Alto rendimiento;
- Fácil control del caudal;
- Funcionamiento en seco a largo plazo sin dañar la estructura;
- Posibilidad de utilizar un actuador neumático para el funcionamiento en entornos explosivos.
Tornillo
Las bombas de tornillo funcionan desplazando líquido o gas mediante la rotación de un tornillo. Se componen de un sistema de accionamiento, uno o dos rotores en forma de tornillo y un estator con la misma forma. La construcción precisa de estos componentes evita que el medio bombeado fluya hacia atrás, creando sobrepresión en la salida de la bomba y vacío en la entrada de la bomba.
Debido a su alto nivel de artesanía, este equipo no es asequible. No está diseñado para almacenarse en un entorno seco durante largos periodos de tiempo.
Estas bombas ofrecen varias ventajas clave:
- Caudal constante;
- Ruido mínimo;
- Capacidad para manipular líquidos que contengan residuos.
Vórtice
Las bombas de vacío vortex son similares a los equipos centrífugos en su diseño. Cuentan con un impulsor con aspas que gira sobre un eje central. La diferencia clave es que la boquilla de admisión está situada en la circunferencia exterior de la carcasa en lugar de cerca del eje central.
La estrecha separación entre el impulsor y la carcasa garantiza un flujo suave del líquido bombeado en la dirección deseada. Estas bombas son capaces de generar una alta presión de descarga y tienen capacidad de autocebado. Son fáciles de usar y reparar, y se han ganado el reconocimiento por su capacidad para manipular mezclas de gas y líquido. Sin embargo, su eficacia es relativamente baja y son vulnerables al desgaste cuando se exponen a impurezas mecánicas.
Bomba de vacío de fabricación propia
Si no estás dispuesto a gastar dinero en comprar equipos de fábrica, puedes intentar fabricar tu propia bomba de vacío. Una opción es utilizar una jeringuilla médica o modificar una bomba manual de bicicleta para bombear aire de un recipiente pequeño.
Sugerencia! Si va a utilizar la bomba con frecuencia y necesita aspirar recipientes grandes, es más conveniente utilizar dispositivos de accionamiento eléctrico.
Otra opción es fabricar una unidad de vacío con un compresor de frigorífico antiguo. Estos compresores ya están diseñados para bombear gas y, con reparaciones mínimas, pueden crear un vacío. Esto es lo que tienes que hacer
- Con una sierra para metales, corta los dos tubos de cobre que están conectados al compresor a cierta distancia de éste;
- Desmonte el compresor junto con el circuito de alimentación eléctrica o sustitúyalo junto con el relé de arranque por uno nuevo similar al original.
- Conecte un tubo de cobre de diámetro adecuado al tubo de cobre existente del condensador, y conecte el otro extremo al recipiente de vacío.
- Para asegurar una conexión estanca, puede utilizar una abrazadera estándar o fijarla con un trenzado de alambre de acero.
- Conecte la bomba de vacío a la fuente de alimentación y, una vez en marcha, compruebe su correcto funcionamiento comprobando la salida de aire por el segundo tubo de cobre.
Nota: Es importante mantener el compresor del frigorífico alejado de cualquier humedad, ya que no está diseñado para funcionar en un ambiente húmedo.
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