¿Cómo funciona una bomba de vacío? Rangos y tipos de bombas

Sistema de vacíoPara diseñar u operar un sistema de vacío con éxito es fundamental entender sus principios operativos. En este artículo explicaremos algunos conceptos del vacío y los diferentes tipos de bombas en función de su rango de trabajo y características.

En cada rango encontraremos diversos tipos de bombas con distintas tecnologías, y que presentan importantes diferencias en relación a la capacidad de presión, caudal, coste y requisitos de mantenimiento.

Independientemente del diseño, los fundamentos operativos de una bomba de vacío son los mismos. Su cometido es extraer las moléculas de gas de un espacio sellado (cámara de vacío), lo que provoca una reducción de la presión, inferior a la atmosférica. En ese contexto, la eliminación de moléculas adicionales resulta exponencialmente más difícil. Un sistema de vacío industrial debe operar en un rango de presión extraordinariamente grande, que varía de 1 a 10-6 Torr. En aplicaciones de laboratorio este rango puede llegar a 10-9 Torr. Para conseguirlo, se utilizan sistemas que integran diversos tipos de bombas, a veces operando en serie, cada uno de los cuales cubrirá una porción del rango de presión.

Métodos de vacío y tipos de bombas
Métodos de vacío y tipos de bombas de. Cortesía de Agilent Technologies.

Clasificación básica

  • Bajo vacío (rough/low vacuum): > Atmósfera a 1 Torr.
  • Vacío medio (medium vacuum): 1 Torr a 10-3 Torr.
  • Alto vacío (high vacuum): 10-3 Torr to a 10-7 Torr.
  • Ultra alto vacío (ultra high vacuum): 10-7 Torr to 10-11 Torr.
  • Ultra alto vacío extremo (extreme high vacuum): < 10-11 Torr.

Clasificación para esos rangos de presión

En función de la clasificación anterior, las bombas de vacío trabajan en una o dos de las zonas de vacío descritas en la anterior clasificación. Es decir, si una bomba trabaja sólo en la zona de alto vacío, requerirá otra bomba que desplace las moléculas desde la zona de descarga (vacío medio o bajo vacío) hasta la presión atmósfera. Esas bombas que dan soporte a otras se conocen como "bombas primarias", que respaldan a otras, las llamadas "bombas secundarias".

  • Bombas primarias (de respaldo/backing pumps): rangos de presión bajos/primarios.
  • Bombas de refuerzo (booster pumps): rangos de presión bajos/primarios.
  • Bombas secundarias de alto vacío (high vacuum pumps): rangos de presión altos, muy altos o ultra altos.

Clasificación básica: lubricadas o vacío seco

Las diferentes tecnologías de bombeo se dividen originalmente en “bombas lubricadas” (wet pumps) y “bombas secas” (dry pumps), dependiendo de si el gas con el que operan está expuesto a algún líquido durante el proceso.

Las bombas lubricadas usan agua o aceite para lubricar y/o sellar; estos fluidos pueden contaminar el gas con el que opera la bomba. Por el contrario, las bombas secas dependen de espacios estrechos entre las partes estáticas y rotativas del equipo, así como sellos de polímero seco (PTFE) o un diafragma que separe el mecanismo de bombeo del gas barrido.

Aunque las bombas secas pueden usar aceite o grasa para lubricar engranajes u otros elementos, la cámara permanece sellada. La tecnología de vacío seco reduce el riesgo de contaminación del sistema, en comparación con las bombas húmedas. Ahora bien, hay que tener en cuenta que cambiar un sistema de vacío con aceite a uno con vacío seco no consiste únicamente en sustituir la bomba; la cámara y la tubería deben limpiarse a fondo o reemplazarse para evitar la posibilidad de contaminación.

En nuestro siguiente artículo describimos los tipos de bombas más comunes en función de la tecnología utilizada, detallando el nivel de vacío y la velocidad de bombeo.

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