Por que as bombas de vácuo precisam de filtragem?
Em um mundo cada vez mais dependente da tecnologia de vácuo, as consequências de não proteger um sistema de vácuo ou seu ambiente circundante podem ser caras. Por décadas, as bombas de vácuo permitiram que novas tecnologias e processos evoluíssem em indústrias de rápido avanço, como processamento de alimentos, produtos farmacêuticos, eletrônicos, solar, semicondutores e muito mais. Esses processos geram vários contaminantes que podem causar falha catastrófica da bomba de vácuo quando ingeridos. Além disso, os contaminantes tóxicos do processo não devem ser exauridos para a atmosfera circundante devido a preocupações de saúde e segurança.
Este artigo explicará o papel que a filtragem desempenha na conclusão de um sistema de vácuo e o impacto que ela tem na sustentação da produtividade dentro dos processos de tecnologia de vácuo.
Tecnologia de Vácuo e Filtração
Para determinar o nível de filtração a vácuo necessário para o seu sistema, primeiro é necessário reconhecer a relação entre as variáveis de processo. Uma bomba de vácuo é usada para puxar o ar de um processo ou sistema fechado e frequentemente encontrará contaminação do processo. À medida que a bomba retira o ar do sistema, ela exaure esse mesmo volume de ar para a atmosfera. Os princípios de vácuo mostram que, à medida que o nível de vácuo do processo aumenta, o fluxo de massa através da bomba diminui.
A taxa de fluxo do processo, o nível de vácuo, a temperatura e a pressão de vapor interagem para representar um tremendo desafio ao desenvolver soluções de filtragem a vácuo. O nível de vácuo também pode afetar as propriedades físicas de um contaminante, como o ponto de ebulição. Uma mudança no ponto de ebulição pode causar uma transição de fase do líquido para o vapor; aumentando ainda mais a complexidade com o processo de seleção de filtragem e separação. Compreender as interações críticas entre todas as variáveis é essencial para o sucesso ou falha de um filtro ou separador.
Há duas prioridades concorrentes ao projetar um sistema de vácuo eficaz. A primeira é proteger adequadamente a bomba de vácuo do processo. A segunda é otimizar o desempenho do sistema durante um período de tempo prolongado. Ao projetar um sistema de vácuo, a filtragem deve estar na vanguarda do processo de projeto para que os problemas de campo possam ser minimizados. A identificação adequada do tipo de contaminante e da carga inicial garante que a tecnologia de filtragem adequada seja implantada. Isso é fundamental para garantir a otimização do sistema.
Bombas de Vácuo - Entrada e Filtragem de Exaustão
A filtragem e separação a vácuo é uma arte tanto quanto uma ciência. O conceito de filtragem e separação é bastante simples: remova qualquer contaminante de um fluxo de ar ou gás antes que o contaminante possa entrar em um equipamento. No entanto, a remoção de contaminantes torna-se extremamente complexa quando existem condições de vácuo e múltiplas variáveis de processo. Entender a finalidade da filtragem de entrada e exaustão é necessário para identificar onde a filtragem é necessária dentro de uma aplicação.
Filtração de entrada
O objetivo final de um Filtro de Vácuo de Entrada é proteger a bomba do processo. 
Um filtro de partículas típico consiste em um meio, como o papel, pelo qual o ar deve passar para ser limpo. Existem muitos tipos de meios de remoção de partículas, todos os quais têm classificações de mícrons variadas e eficiências de taxa de remoção. Eles têm diferentes propriedades físicas e químicas que os tornam adequados para diferentes condições de operação e aplicações. Papel, poliéster, polipropileno, HEPA, ULPA e PTFE são meios de filtração comumente usados. Outros tipos de meios podem incluir adsorventes como carvão ativado e alumina ativada ou meios coalescentes que geralmente contêm fibra de vidro.
Vale a pena reafirmar que muitos processos de vácuo são extremamente complexos. Envolver um especialista em filtragem treinado no início do processo de projeto e especificação pode evitar erros dispendiosos causados pela "auto-seleção" de um produto de filtragem padrão para uma aplicação de vácuo complexa.
Filtragem de Exaustão
Para que ocorra a otimização completa de um sistema de vácuo, o lado de exaustão da bomba de vácuo também deve ser abordado antecipadamente para minimizar problemas de campo.
O objetivo de um Filtro de Exaustão é proteger o meio ambiente do equipamento. Tratar adequadamente os contaminantes na entrada da bomba de vácuo é a melhor estratégia para minimizar os problemas na descarga. No entanto, existem aplicações que requerem cuidados adicionais com a qualidade do ar de descarga, como preparação/embalagem de alimentos, sistemas de vácuo hospitalar, fabricação de eletrônicos e instalações de pesquisa. Essas aplicações podem exigir vários estágios de filtragem para atender aos rigorosos requisitos de qualidade do ar para o ambiente de trabalho.
O pacote de bomba de vácuo com anel líquido de um OEM geralmente oferece desempenho adequado para aplicações leves a médias que têm baixos níveis de transporte de óleo e odor. No entanto, ambientes com tolerância zero a esses problemas, como laboratórios e hospitais, precisarão de filtros coalescentes de óleo de alto desempenho para manter o ambiente significativamente mais limpo e livre de odores.
Outros casos em que a filtragem de exaustão adicional seria apropriada incluem tecnologias de bombas seladas a óleo com operação intermitente para a atmosfera ou bombas que funcionam a temperaturas mais altas. Nessas circunstâncias, a configuração da tubulação e a colocação do filtro de exaustão de névoa de óleo podem ter um impacto significativo no desempenho do sistema de vácuo. Envolver um especialista em filtragem treinado no início do processo de projeto e especificação pode evitar erros dispendiosos.
Filtração por Bomba de Vácuo – Tipos de Contaminantes
Qualquer coisa que não seja ar limpo entrando na entrada de uma bomba de vácuo ou saindo do escapamento pode ser prejudicial. Existem três tipos de contaminantes primários que requerem uma revisão meticulosa, pois cada um pode reagir de forma muito diferente sob condições de vácuo.
Particulado é o contaminante mais comum que pode danificar uma bomba de vácuo. As partículas podem ser abrasivas e vêm em muitas formas sólidas, sendo as mais comuns pó, poeira, areia ou pedaços maiores. A maioria das partículas não é reativa, e um filtro de vácuo padrão é adequado para essas aplicações. No entanto, existem aplicações em que as partículas podem ser perigosamente reativas se expostas ao oxigênio ou a outros agentes reativos; aplicações como deposição química de vapor, metalurgia e cultivo de cristais de silício. Nessas circunstâncias, a adição de um filtro de entrada de vácuo padrão ao sistema pode não oferecer a proteção adequada para o equipamento ou funcionários. Quando partículas voláteis estão presentes, meios especiais e recursos como acessórios oxidação, tanques de coleta e meios de filtração especiais são necessários para garantir a proteção adequada para os sistemas de vácuo e os trabalhadores que interagem com o equipamento.
O líquido pode ser muito mais difícil de parar de entrar em uma bomba de vácuo, pois pode estar presente em uma variedade de formas: lamas, gotículas ou aerossóis (não um vapor). Sistemas eficazes de remoção de líquidos incluem diferentes mecanismos, como defletores, demisters e câmaras de expansão de baixa velocidade, para separar efetivamente os líquidos nessas diferentes formas. Se uma bomba de vácuo ingerir líquido suficiente de um processo, ela essencialmente inundará a bomba causando uma falha catastrófica muito rapidamente. Os contaminantes líquidos incluem água, solventes, óleos e vários produtos químicos. Aplicações com volumes extremamente altos de líquidos requerem manutenção constante do filtro de remoção de líquidos. Nessas circunstâncias, um sistema de drenagem automático pode ser integrado ao filtro para minimizar a manutenção e maximizar o tempo de execução da produção.
O vapor é o mais elusivo e difícil de capturar dos três contaminantes. À medida que um processo começa a operar em condições de vácuo mais profundas, os líquidos farão a transição para uma fase de vapor. Para evitar a ingestão pela bomba, esse vapor deve ser condensado de volta ao estado líquido para que haja uma melhor chance de recuperação. Para condensar vapores, uma redução significativa da temperatura Delta (ΔT) deve ser introduzida para que o vapor possa fazer a transição de volta ao estado líquido. O ΔT necessário é baseado na pressão de vapor de um líquido e no ponto de orvalho do sistema. A separação eficaz pode ser realizada usando a tecnologia de condensação e filtragem de vapor de vários estágios, que fornece superfícies "frias" para que a condensação ocorra. Para quantidades residuais de vapores provenientes de um processo, as tecnologias adsorventes podem ser implantadas como alternativas eficazes às tecnologias de condensação.
Um Sistema Completo
Como mencionado, as indústrias inovadoras continuam usando a tecnologia de vácuo para crescer e evoluir; Sistemas de vácuo confiáveis e completos são essenciais para o sucesso contínuo e a sustentabilidade. A filtragem é muitas vezes uma reflexão tardia e, quando há um problema, uma solução de emergência pode ser cara e estressante para os envolvidos.
Um sistema de bomba de vácuo está incompleto sem a proteção adequada de filtragem e separação. Ao considerar todas as variáveis de processo e opções de filtragem potenciais, proteger adequadamente uma bomba de vácuo pode ser um desafio. Trabalhar com especialistas em filtragem a vácuo nos estágios iniciais de projeto e especificação economizará dinheiro e evitará inúmeras horas futuras de frustração para engenheiros e operadores. A solução adequada de filtragem e separação não apenas ajudará os usuários a economizar nos custos de manutenção e no consumo de energia, mas também poderá ajudar a melhorar a segurança e o moral dos trabalhadores com tempo de atividade consistente do processo e resultados de maior qualidade. Seja protegendo a bomba ou protegendo o meio ambiente, a implementação das tecnologias corretas de filtragem e separação completará o sistema.
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