O setor de bombas de vácuo está experimentando um crescimento significativo. Essa expansão abrange tecnologias de bombas de vácuo lubrificadas e sem óleo, impulsionadas por setores tradicionais como indústria geral, serviços ambientais, vácuo médico e processamento de alimentos, bem como setores emergentes como baterias de veículos elétricos, aeroespacial e energia renovável. Essas diversas aplicações frequentemente apresentam desafios de umidade, que podem afetar negativamente o desempenho e a longevidade da bomba de vácuo.

Entendendo os tipos de umidade em sistemas a vácuo

A umidade nas entradas da bomba de vácuo geralmente se manifesta de três formas:

• Líquido: Fluidos que fluem livremente sem uma forma definida.
• Aerossol (névoa): Suspensões de pequenas partículas líquidas ou sólidas em um gás.
• Vapor: Estados gasosos de substâncias, geralmente invisíveis e que exigem condensação para serem removidos.

Cada forma necessita de técnicas de remoção específicas para garantir a operação ideal da bomba.

Técnicas para remoção de umidade

Remoção de líquidos: Potes de remoção

Também conhecidos como tanques de eliminação ou separadores de entrada, esses sistemas de remoção de líquidos separam mecanicamente os líquidos a granel do fluxo de gás antes de chegarem à bomba de vácuo. Ao alterar a direção e a velocidade do fluxo em uma câmara de expansão ou usar defletores, esses dispositivos permitem que os líquidos se assentem, evitando a emulsificação de óleos lubrificantes e possíveis danos à bomba. Por exemplo, os separadores de líquidos da série LRS da Solberg removem com eficiência líquidos, lodo e partículas das entradas da bomba de vácuo, aumentando assim a proteção do equipamento.

Remoção de aerossol (névoa): Demisters e Filtros Coalescentes

Os aerossóis consistem em gotículas finas de líquido suspensas no fluxo de gás. Os Demisters, construídos com materiais como aço inoxidável ou malha de plástico, capturam essas gotículas. À medida que as gotículas se aglutinam na malha, elas formam gotículas maiores que são drenadas do fluxo de gás. Os filtros coalescentes operam de forma semelhante, usando mídia especializada para agregar aerossóis finos em gotículas maiores para remoção. A incorporação desses dispositivos ajuda a evitar a ingestão de aerossol e a contaminação dentro da bomba.

Remoção de vapor: Purgadores de condensação de vapor

Os vapores, por serem gasosos, exigem condensação para uma remoção eficaz. Os condensadores resfriam o fluxo de gás, fazendo com que os vapores se condensem em líquidos ou sólidos, que podem então ser separados do fluxo. Essas armadilhas geralmente utilizam mecanismos de resfriamento, como nitrogênio líquido ou refrigeração mecânica, para obter a redução de temperatura necessária. A implementação de condensadores é crucial nos processos em que a contaminação por vapor pode levar à degradação ou corrosão do óleo da bomba.

Aplicações sujeitas a desafios de umidade

Vários processos industriais são suscetíveis à entrada de umidade em sistemas de vácuo. Nesta seção, discutiremos alguns dos aplicativos mais comuns.

Processamento e embalagem de alimentos

O vácuo é amplamente utilizado no setor de alimentos para operações de processamento e embalagem. Desde a mistura a vácuo e o tombamento da carne até a embalagem com atmosfera modificada (MAP), esses processos geralmente envolvem o contato direto com líquidos, como molhos, salmouras, óleos e água.

Em muitos casos, especialmente durante o empacotamento a vácuo, picos de líquido podem ser puxados para a linha de vácuo à medida que o produto é selado. Se não for removido, esse líquido pode atingir a bomba de vácuo, levando à emulsificação do óleo da bomba, ao aumento do desgaste ou até mesmo a uma falha catastrófica da bomba.

Uma solução eficaz é um pote de eliminação de líquidos de tamanho adequado. Esses separadores permitem que a gravidade remova grandes volumes de líquido antes que eles entrem em contato com a bomba. Para proteção adicional, especialmente quando há partículas finas, como especiarias ou gorduras, um projeto de vários estágios, como a série LRS da Solberg, é frequentemente usado. Esses separadores adicionam filtragem de partículas juntamente com a separação de líquidos. Essa abordagem compacta garante maior vida útil da bomba, menos interrupções de serviço e conformidade com os padrões de segurança alimentar.

Evisceração a vácuo

A evisceração a vácuo é outra aplicação essencial no setor de processamento de alimentos, especialmente na preparação de aves e frutos do mar. Esse processo envolve a remoção dos componentes internos usando tecnologia a vácuo, garantindo uma operação mais limpa e mais eficiente em comparação com os métodos tradicionais. As bombas de vácuo também ajudam a gerenciar e transportar materiais residuais para fora da linha de processamento, evitando a contaminação e criando um espaço de trabalho mais limpo.

Durante a evisceração a vácuo, a filtragem de eliminação de líquidos se torna essencial para gerenciar os fluidos e as partículas que são inevitavelmente arrastados para o sistema de vácuo. Ao integrar potes de eliminação de líquidos de vários estágios, como os produtos Solberg SRS/TKO/SLS, os processadores podem separar e remover materiais indesejados com eficiência, protegendo a bomba de vácuo e mantendo o desempenho ideal.

Sistemas de Vácuo Medicinais

As instalações médicas usam sistemas de vácuo centralizados para uma série de finalidades operacionais e de salvamento de vidas: sucção cirúrgica, drenagem de ferimentos, aspiração e até mesmo parto assistido a vácuo durante o nascimento. Esses sistemas são regidos por normas rígidas de saúde e segurança (como a NFPA 99 na América do Norte), exigindo desempenho confiável e altos padrões de higiene.

A umidade é um desafio constante nesses sistemas. Fluidos biológicos, água de irrigação e soluções de limpeza podem ser acidentalmente ou intermitentemente aspirados para as linhas de vácuo durante o uso. Com o tempo, essa umidade, se não for gerenciada, pode causar corrosão, crescimento bacteriano e, por fim, falha na bomba.

Para proteger a bomba de vácuo, um separador de líquidos de grau médico, como a série HV da Solberg, é instalado a montante. Esses separadores são normalmente fabricados com materiais resistentes à corrosão e podem apresentar carcaças transparentes para inspeção visual, válvulas de drenagem ou sistemas de drenagem automática para descarte higiênico de fluidos. Em instalações mais complexas, como hospitais ou clínicas odontológicas com vários usuários, podem ser usados vários separadores ou um sistema de coleta compartilhado com alarmes de nível.

Sistemas de esgoto a vácuo

Os sistemas de esgoto a vácuo são uma solução cada vez mais popular no gerenciamento de águas residuais municipais e comerciais, especialmente em áreas com terreno plano ou lençóis freáticos elevados. Nesses sistemas, o esgoto e a água cinza são transportados por tubulações a vácuo sob baixa pressão, usando estações de vácuo para manter o fluxo.

Como esses sistemas dependem da pressão do vácuo para transportar águas residuais, eles contêm inerentemente um alto teor de umidade, tanto na forma líquida quanto na forma de vapor. Surtos de esgoto bruto ou condensado podem entrar na linha de vácuo durante o uso, representando um sério risco de contaminação e confiabilidade para a própria bomba de vácuo.

Para resolver esse problema, um separador de líquidos de capacidade média, como a série STS da Solberg, é usado entre a bomba de vácuo e o tanque primário de eliminação. Esses separadores impedem que as partículas de líquido cheguem à entrada da bomba, aumentando a vida útil do equipamento e reduzindo a manutenção. Em algumas instalações, elementos de coalescência ou desembaçadores podem ser incluídos para remover a névoa fina que acompanha o fluxo de líquido.

Desgaseificação a vácuo

Em muitas aplicações de fabricação e de laboratório, a desgaseificação é uma etapa essencial usada para remover gases dissolvidos de líquidos como resinas, adesivos ou óleos. Esse processo normalmente envolve a aplicação de vácuo para reduzir a pressão ao redor do líquido, o que promove a liberação de ar ou gases voláteis presos.

Embora o objetivo principal seja a remoção de gás, esses sistemas frequentemente introduzem quantidades significativas de vapor ou líquido arrastado na linha de vácuo. Na desgaseificação de alto volume ou em lote, o borbulhamento e a formação de espuma podem fazer com que gotículas ou fragmentos de líquido sejam atraídos para a bomba de vácuo.

Para atenuar esse problema, um recipiente ou separador de líquido é colocado na entrada da bomba de vácuo. Esses separadores ajudam a garantir que somente o gás - e não o líquido prejudicial - passe para a bomba, preservando o sistema de vácuo e mantendo a integridade do processo. Para fluidos mais voláteis ou sensíveis ao calor, os coletores frios com condensação de vapor, como os da série JST ou JRS da Solberg, também podem ser usados para condensar e coletar vapores antes que eles se condensem dentro das linhas de vácuo ou da própria bomba.

Extrusão de plástico

Nos processos de extrusão de plástico, o vácuo é frequentemente usado para remover gases e umidade da fusão do polímero para garantir as propriedades adequadas do material e a qualidade do produto. Isso inclui a ventilação a vácuo durante a extrusão e as operações de transporte ou resfriamento a vácuo a jusante.

Esses sistemas apresentam dois grandes riscos de contaminação: o vapor de umidade do plástico aquecido e os aerossóis carregados de resina que são transportados pelo ar durante o processamento. À medida que o material é aquecido e pressurizado, vapores liberados, partículas finas e até mesmo pequenas partículas de resina liquidificada podem entrar na linha de vácuo.

Para proteger a bomba de vácuo, normalmente é usado um sistema separador de vários estágios. O primeiro estágio geralmente inclui um pote de eliminação ou um separador de líquidos para remover líquidos a granel ou viscosos. O segundo estágio pode incluir um Demister ou um elemento coalescente para capturar aerossóis e névoa, evitando o transporte de materiais pegajosos ou viscosos que poderiam entupir os componentes internos da bomba.

Em algumas linhas de extrusão - especialmente as que produzem filmes ou chapas -, o resfriamento ou a condensação também podem ser necessários para remover o vapor antes que ele se recondense na linha de vácuo. Essa abordagem em camadas aumenta a vida útil da bomba, reduz o tempo de inatividade e garante um produto final de maior qualidade.

Seleção de soluções apropriadas para remoção de umidade

A escolha do método correto de remoção de umidade requer a consideração cuidadosa de vários parâmetros do processo:

• Tipo de processo: Compreender a aplicação específica e seu potencial de geração de umidade.
• Tipo de bomba de vácuo: Diferenciar entre bombas lubrificadas e secas, pois cada uma tem sensibilidades diferentes à umidade.
• Nível de vácuo: Determinação da faixa de pressão operacional para avaliar os riscos de condensação.
• Taxa de fluxo e temperatura: Avaliação do volume e das características térmicas do fluxo de gás.
• Composição do gás: Identificação da presença de substâncias corrosivas ou reativas que podem influenciar a seleção de materiais.

Em aplicações a vácuo, grande parte da umidade e dos contaminantes é introduzida durante as condições de inicialização. A quantidade de umidade pode diminuir à medida que o processo se aproxima do nível de vácuo necessário. Por isso, é fundamental dimensionar a filtragem para o fluxo máximo da bomba, geralmente chamado de fluxo total ou condições de partida. Podem ser necessários recipientes maiores para lidar com esses cenários, bem como situações em que várias bombas de vácuo usam um único plenum e coletor principal.

A colaboração com especialistas em filtragem, como a Solberg Manufacturing, pode ajudar a projetar sistemas que tratem com eficácia os desafios da umidade sem comprometer o desempenho da bomba. Sua experiência abrange produtos padrão e projetos personalizados para atender a diversas necessidades de aplicação.

Sistemas de drenagem automática

Para garantir a máxima eficácia na remoção de líquidos para sistemas de vácuo, é essencial incorporar soluções de drenagem automatizadas que possam responder dinamicamente às mudanças nas condições operacionais. Uma abordagem avançada envolve o uso de sistemas como o Solberg DSP, que integra sensores de nível de líquido, válvulas e um pacote eletrônico controlado por PLC. Esses sistemas são projetados para monitorar continuamente o acúmulo de líquido dentro do vaso separador e iniciar ciclos de drenagem cronometrados ou baseados em nível para evitar o transbordamento ou o transporte para a bomba de vácuo.

A automação do processo de drenagem elimina a necessidade de intervenção manual, reduz o risco de erro humano e protege a bomba de vácuo contra a entrada de líquidos potencialmente prejudiciais. Os componentes eletrônicos integrados permitem a personalização com base nas demandas do processo - seja em lote, contínuo ou de fluxo variável -, garantindo que o sistema se adapte às condições do mundo real em tempo real. Além disso, esses sistemas muitas vezes podem fazer interface com a rede de controle central de uma fábrica para melhorar o monitoramento, as notificações de alarme e o acompanhamento do desempenho.

Em ambientes com alto teor de umidade, como processamento de alimentos ou extrusão de plásticos, onde o tempo de inatividade pode ser caro, os sistemas automatizados de separação e drenagem de líquidos não apenas aumentam a proteção do equipamento, mas também contribuem significativamente para a confiabilidade e a eficiência geral do processo.

A proteção do seu sistema de vácuo começa com o controle da umidade

O gerenciamento eficaz da umidade é fundamental para manter a eficiência da bomba de vácuo e prolongar a vida útil do equipamento, mas, o que é mais importante, manter seus processos em funcionamento. Ao compreender os tipos de umidade presentes e implementar técnicas de remoção apropriadas - como potes de eliminação, Demisters e armadilhas frias - as indústrias podem proteger seus sistemas de vácuo contra problemas relacionados à umidade. O envolvimento com fornecedores experientes de filtragem, como a Solberg Manufacturing, garante o acesso a soluções personalizadas que aumentam a confiabilidade operacional e a produtividade.