La tecnología de vacío es crucial en las industrias química y farmacéutica, ya que mejora la seguridad, la velocidad y la rentabilidad de diversos procesos. El vacío es indispensable en operaciones como el transporte, la destilación, el secado y la concentración. Durante décadas, las bombas de vacío de anillo líquido y los eyectores de vapor dominaron estos procesos. Sin embargo, estas bombas presentan una desventaja importante: dependen de fluidos de trabajo que entran en contacto con los gases de proceso, lo que provoca contaminación e ineficiencias operativas. Por el contrario, las bombas de tornillo seco se han convertido en la opción preferida gracias a su capacidad para funcionar sin fluido de trabajo.
Principio de funcionamiento
Las bombas de vacío de tornillo seco funcionan con dos rotores helicoidales que giran en direcciones opuestas. A medida que el gas de proceso se aspira, se sella entre la carcasa de la bomba y los tornillos, y luego se transporta al puerto de descarga. Durante este proceso, los tornillos no entran en contacto entre sí ni con la carcasa de la bomba, gracias a una fabricación precisa que mantiene una holgura mínima entre las piezas móviles. Este diseño permite que las bombas de vacío de tornillo seco alcancen un vacío máximo de hasta 0,01 mbar.
El agua de refrigeración es esencial para que estas bombas disipen el calor generado durante la compresión del gas y mantengan la estabilidad de su temperatura. El control del sistema de refrigeración permite establecer una temperatura de funcionamiento óptima, lo suficientemente alta para evitar la condensación del gas de proceso y lo suficientemente baja para evitar problemas como la polimerización o la combustión espontánea.
Sistemas de vacío para la gestión de gases de proceso
Las industrias química y farmacéutica suelen implicar la manipulación de gases corrosivos, condensables y polvorientos. Los sistemas de vacío eficaces deben diseñarse teniendo en cuenta estos desafíos, incorporando los componentes necesarios para evitar daños en la bomba de vacío. A continuación, se presentan varias estrategias para abordar los riesgos asociados a estos entornos de proceso hostiles:
1. Protección contra la corrosión
La corrosión es un problema importante en los sistemas de vacío expuestos a productos químicos agresivos. La primera línea de defensa es evitar que sustancias corrosivas entren en la bomba. Esto se puede lograr instalando condensadores o depuradores de gases aguas arriba para eliminar los componentes dañinos antes de que lleguen a la bomba.
Otro enfoque consiste en mantener los fluidos de proceso en fase gaseosa controlando la temperatura de funcionamiento de la bomba. Esto garantiza que los vapores corrosivos no se condensen dentro de la bomba. Además, la adición de gases de dilución para reducir la presión parcial de los componentes condensables puede prevenir la condensación.
La tercera estrategia consiste en utilizar materiales resistentes a la corrosión en la construcción de la bomba. Las piezas en contacto con el fluido, generalmente de hierro fundido, pueden recubrirse con capas protectoras como PEEK, Ni+PFA o Hastelloy, o construirse íntegramente con materiales especiales resistentes a la corrosión.
2. Gestión del polvo
Las bombas de vacío de tornillo son muy sensibles a las partículas debido a las precisas tolerancias entre sus rotores. En aplicaciones farmacéuticas, las bombas de tornillo secas se suelen utilizar junto con secadores, donde las partículas finas de polvo pueden ser aspiradas hacia la bomba, especialmente al final del proceso. Para mitigar este riesgo, siempre se deben instalar filtros o rejillas de entrada para proteger la bomba.
3. Manejo de condensado
Procesos como la destilación, la concentración y la deshidratación suelen producir vapores condensables que pueden acumularse en la bomba o en las líneas de escape. La acumulación de condensado aumenta la vibración y el ruido de la bomba, y puede dañar los sellos y lubricantes. Si el condensado es corrosivo, aumenta aún más el riesgo de degradación de la bomba.
Las soluciones incluyen:
- Mantener la válvula de drenaje abierta para evitar la acumulación de condensado en el silenciador o separador.
- Asegurarse de que la tubería de descarga esté más baja que la salida de la bomba para permitir el drenaje por gravedad.
- Instalación de separadores de vapor/líquido y bombas de recirculación en el puerto de descarga para gestionar el condensado.
- Agregar una válvula de retención en el lado de descarga para evitar el reflujo de líquido hacia la bomba.
Consejos de funcionamiento para bombas de tornillo en entornos hostiles
- Purga de nitrógeno antes de la operación: precalentar la bomba con una purga de nitrógeno estabiliza la temperatura y ayuda a prevenir la condensación durante el arranque.
- Purga de nitrógeno posterior a la operación: después de completar el proceso, es recomendable purgar la bomba con un gas inerte como nitrógeno para eliminar los gases de proceso residuales antes de apagar la bomba.
- Limpieza con vapor o solvente antes del apagado: en los casos en que exista riesgo de que se formen depósitos dentro de la bomba, se puede realizar un lavado con vapor o solvente seguido de una purga para limpiar y secar la bomba antes de apagarla.
Las bombas de tornillo seco ofrecen ventajas significativas en los procesos químicos y farmacéuticos al eliminar la necesidad de fluidos de proceso, evitando así la contaminación y los problemas operativos. Con un diseño de sistema adecuado, protección contra la corrosión, gestión del polvo y manejo del condensado, estas bombas pueden funcionar de forma fiable incluso en los entornos más hostiles, lo que las convierte en una solución robusta para las aplicaciones de vacío modernas en estas industrias.
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