¿Por qué necesitan filtración las bombas de vacío?
En un mundo cada vez más dependiente de la tecnología de vacío, las consecuencias de no proteger un sistema de vacío o el entorno que lo rodea pueden ser costosas. Durante décadas, las bombas de vacío han permitido la evolución de nuevas tecnologías y procesos en industrias que avanzan con rapidez, como la alimentaria, la farmacéutica, la electrónica, la solar, la de semiconductores y muchas más. Estos procesos generan diversos contaminantes que pueden provocar un fallo catastrófico de la bomba de vacío al ser ingeridos. Además, los contaminantes tóxicos del proceso no deben liberarse a la atmósfera circundante por motivos de salud y seguridad.
En este artículo se explica el papel que desempeña la filtración para completar un sistema de vacío y el impacto que tiene en la productividad dentro de los procesos de la tecnología de vacío.
Tecnología de vacío y filtración
Para determinar el nivel de filtración necesario para su sistema, primero es necesario reconocer la relación entre las variables del proceso. Una bomba de vacío se utiliza para extraer aire de un proceso o sistema cerrado y, con frecuencia, encontrará contaminación procedente del proceso. A medida que la bomba extrae aire del sistema, expulsa ese mismo volumen de aire a la atmósfera. Los principios del vacío muestran que a medida que aumenta el nivel de vacío del proceso, disminuye el caudal másico a través de la bomba.
El caudal del proceso, el nivel de vacío, la temperatura y la presión de vapor interactúan para plantear un enorme desafío a la hora de desarrollar soluciones de filtración en vacío. El nivel de vacío también puede afectar a las propiedades físicas de un contaminante, como el punto de ebullición. Un cambio en el punto de ebullición puede provocar una transición de fase de líquido a vapor, lo que aumenta aún más la complejidad del proceso de selección de la filtración y la separación. Comprender las interacciones críticas entre todas las variables es esencial para el éxito o el fracaso de un filtro o separador.
Existen dos prioridades contrapuestas a la hora de diseñar un sistema de vacío eficaz. La primera es proteger adecuadamente la bomba de vacío del proceso. La segunda consiste en optimizar el rendimiento del sistema durante un periodo prolongado. A la hora de diseñar un sistema de vacío, la filtración debe ocupar un lugar prioritario en el proceso de diseño para minimizar los problemas de campo. Identificar correctamente el tipo de contaminante y la carga por adelantado garantiza la utilización de la tecnología de filtración adecuada. Esto es fundamental para garantizar la optimización del sistema.
Bombas de vacío - Filtración de entrada y escape
La filtración y separación por vacío es un arte tanto como una ciencia. El concepto de filtración y separación es bastante sencillo: eliminar cualquier contaminante de un flujo de aire o gas antes de que el contaminante pueda entrar en un equipo. Sin embargo, la eliminación de contaminantes se vuelve extremadamente compleja cuando existen condiciones de vacío y múltiples variables de proceso. Comprender el propósito de la filtración de entrada y salida es necesario para identificar dónde se necesita la filtración dentro de una aplicación.
Filtración de entrada
La finalidad última de un Filtro de vacío de entrada es proteger la bomba del proceso. 
Un filtro de partículas típico consiste de un medio filtrante, como el papel, que el aire debe atravesar para limpiarse. Existen muchos tipos de medios de eliminación de partículas, todos ellos con diferentes micrajes y eficiencias de eliminación. Tienen diferentes propiedades físicas y químicas que los hacen adecuados para diferentes condiciones de funcionamiento y aplicaciones. Papel, poliéster, polipropileno, HEPA, ULPA y PTFE son los medios de filtración más utilizados. Otros tipos de medios pueden incluir adsorbentes como el carbón activado y la alúmina activada o medios coalescentes que suelen contener fibra de vidrio y son de tecnologia patentada.
Es importante señalar que muchos procesos de vacío son extremadamente complejos. Recurrir a un experto en filtración desde las primeras fases del proceso de diseño y especificación puede evitar costosos errores causados por la "autoselección" de un producto de filtración estándar para una aplicación de vacío compleja.
Filtración de escape
Para la optimización completa de un sistema de vacío, el lado del escape de la bomba de vacío también debe considerarse desde el principio para minimizar los problemas de campo.
El propósito de un filtro de escape es proteger el medio ambiente del equipo. Tratar adecuadamente los contaminantes en la entrada de la bomba de vacío es la mejor estrategia para minimizar los problemas en la descarga. Sin embargo, hay aplicaciones que requieren un cuidado adicional con la calidad del aire de descarga, como la preparación/envasado de alimentos, los sistemas médicos de vacío, la fabricación de productos electrónicos y los laboratorios de investigación. Estas aplicaciones pueden requerir múltiples etapas de filtración para cumplir los estrictos requisitos de calidad del aire del entorno de trabajo.
Un sistema de bomba de vacío de tecnología bañada en aceite de un OEM ofrecerá generalmente un rendimiento adecuado para aplicaciones de servicio ligero a medio que tengan bajos niveles de arrastre de aceite y olor. Sin embargo, los entornos con tolerancia cero a estos problemas, como laboratorios y hospitales, necesitarán filtros coalescentes de aceite de alto rendimiento para mantener el entorno significativamente más limpio y libre de olores.
Otros casos en los que sería apropiado un filtrado adicional para el escape incluyen las tecnologías de bombas selladas con aceite con ciclos frecuentes a la atmósfera o bombas que funcionan a temperaturas más elevadas. En estas circunstancias, la configuración de las tuberías y la colocación del filtro de escape de neblina de aceite pueden tener un impacto significativo en el rendimiento del sistema de vacío. Involucrar a un experto en filtración desde las primeras fases del proceso de diseño y especificación puede evitar errores costosos.
Filtración de bombas de vacío - Tipos de contaminantes
Todo lo que no sea aire limpio que entre por la entrada de una bomba de vacío o salga por el escape puede ser dañino. Existen tres tipos principales de contaminantes que requieren una revisión meticulosa, ya que cada uno puede reaccionar de forma muy diferente en condiciones de vacío.
Las partículas son el contaminante más común que puede dañar una bomba de vacío. Las partículas pueden ser abrasivas y presentarse en muchas formas sólidas, siendo las más comunes el polvo, la arena o las masas grandes. La mayoría de las partículas no son reactivas y un filtro de vacío estándar es adecuado para estas aplicaciones. Sin embargo, hay aplicaciones en las que las partículas pueden ser peligrosamente reactivas si se exponen a oxígeno o a otros agentes reactivos; aplicaciones como la deposición química de vapor, la metalurgia y el cultivo de cristales de silicio. En estas circunstancias, añadir un filtro de entrada de vacío estándar al sistema puede no ofrecer la protección adecuada para el equipo o los empleados. Cuando hay presencia de partículas volátiles, son necesarios medios y características especiales como puertos de oxidación, tanques de recogida y medios de filtración especiales para garantizar una protección adecuada de los sistemas de vacío y de los trabajadores que interactúan con el equipo.
El líquido puede ser mucho más difícil de evitar que entre en una bomba de vacío, ya que puede estar presente en una variedad de formas: lodos, gotas o aerosoles (no en vapor). Los sistemas eficaces de eliminación de líquidos incluyen diferentes mecanismos, como deflectores, demister pads y cámaras de expansión de baja velocidad, para separar eficazmente los líquidos de estas diferentes formas. Si una bomba de vacío ingiere suficiente líquido de un proceso, esencialmente inundará la bomba causando un fallo catastrófico muy rápidamente. Los contaminantes líquidos incluyen agua, disolventes, aceites y diversos productos químicos. Las aplicaciones con volúmenes extremadamente altos de líquidos requieren un mantenimiento constante del filtro de eliminación de líquidos. En estas circunstancias, se puede integrar un sistema de drenaje automático con el filtro para minimizar el mantenimiento y maximizar el tiempo de funcionamiento de la producción.
El vapor es el más escurridizo y difícil de capturar de los tres contaminantes. Cuando un proceso comienza a funcionar en condiciones de vacío más profundo, los líquidos pasan a la fase de vapor. Para evitar su ingestión por la bomba, este vapor debe condensarse de nuevo en estado líquido para que haya más posibilidades de recuperación. Para condensar los vapores, debe introducirse una reducción significativa de la temperatura (ΔT) para que el vapor pueda volver al estado líquido. La ΔT requerida se basa en la presión de vapor de un líquido y en el punto de condensación del sistema. Se puede lograr una separación eficaz utilizando una tecnología de condensación y filtración de vapores de varias etapas que proporciona superficies "frías" para que se produzca la condensación. Para cantidades mínimas de vapores procedentes de un proceso, las tecnologías de adsorción pueden utilizarse como alternativas eficaces a las tecnologías de condensación.
Un sistema completo
Como se ha mencionado, las industrias innovadoras siguen utilizando la tecnología de vacío para crecer y evolucionar; los sistemas de vacío fiables y completos son esenciales para el éxito y la sostenibilidad continua. A menudo, la filtración no se tiene en cuenta y cuando surge un problema, una solución de emergencia puede resultar costosa y estresante para los afectados.
Un sistema de vacío está incompleto sin la protección adecuada de filtración y separación. Si se tienen en cuenta todas las variables del proceso y las posibles opciones de filtración, proteger adecuadamente una bomba de vacío puede ser todo un reto. Trabajar con expertos en filtración en las primeras fases de diseño y especificación ahorrará dinero y evitará incontables horas de frustración a ingenieros y operarios. La solución de filtración y separación adecuada no sólo ayudará a los usuarios a ahorrar en costes de mantenimiento y consumo de energía, sino que también puede contribuir a mejorar la seguridad y la moral de los trabajadores con un tiempo de actividad del proceso constante y unos resultados de mayor calidad. Ya sea para proteger la bomba o el medio ambiente, la incorporación de las tecnologías de filtración y separación adecuadas completará el sistema.
Solberg Manufacturing se enorgullece de ser ágil y eficiente a la hora de transformar los retos de la filtración en soluciones de filtración. Contáctenos para obtener más información sobre cómo la filtración de vacío puede contribuir al éxito continuo de su sistema de vacío.