En esencia, una bomba de vacío rotativa de paletas sellada con aceite puede alcanzar típicamente un nivel de vacío final tan bajo como 2 x 10⁻³ mbar, lo que equivale aproximadamente a 1 miliTorr. Esta capacidad la sitúa firmemente en el rango de vacío medio, lo que la hace muy eficaz para una amplia variedad de aplicaciones industriales y de laboratorio. El nivel específico depende de si es un diseño de una etapa o de dos etapas.
El nivel de vacío de una bomba de paletas rotativas es un resultado directo de su mecanismo de desplazamiento positivo sellado con aceite. Si bien este diseño es robusto y eficiente para crear un vacío medio, comprender la función y las limitaciones del aceite es el factor más crítico para determinar si esta bomba es adecuada para su aplicación.
Cómo una bomba de paletas rotativas crea un vacío
Una bomba de paletas rotativas opera con un principio mecánico simple y eficaz para expulsar las moléculas de gas de un volumen sellado.
El principio mecánico central
La bomba consta de una carcasa cilíndrica (estator) con un rotor montado excéntricamente en su interior. Este rotor contiene ranuras con paletas deslizantes que son empujadas hacia afuera por resortes o fuerza centrífuga.
A medida que el rotor gira, las paletas se deslizan continuamente a lo largo de la pared interior de la carcasa. Esto crea cámaras que se expanden y contraen entre las paletas, el rotor y la pared de la carcasa.
El ciclo de desplazamiento positivo
El gas del puerto de entrada es aspirado hacia una cámara a medida que su volumen se expande. A medida que el rotor continúa girando, esta cámara se sella del puerto de entrada.
Luego, el gas capturado se comprime a medida que el volumen de la cámara disminuye debido a la colocación excéntrica del rotor. Finalmente, el gas comprimido es forzado a salir a través del puerto de escape.
El papel crítico del aceite de sellado
El "vacío final" no es solo una función de la mecánica; depende en gran medida del aceite especialmente formulado que se utiliza dentro de la bomba.
Creación del sello perfecto
El aceite de baja presión de vapor llena los huecos microscópicos entre las puntas de las paletas y la pared de la carcasa. Esto crea un sello hermético que es esencial para prevenir fugas y lograr un vacío profundo.
Lubricación y refrigeración
Además de sellar, el aceite cumple otras dos funciones vitales. Lubrica todas las piezas móviles para evitar el desgaste y garantiza un funcionamiento suave.
También ayuda a disipar el calor generado durante el ciclo de compresión del gas, evitando que la bomba se sobrecaliente.
Factores que determinan el vacío final
No todas las bombas de paletas rotativas son iguales. El nivel de vacío final está determinado principalmente por la configuración de la bomba.
Bombas de una etapa
Una bomba de una etapa tiene un juego de rotor y paletas. Comprime el gas desde la presión de entrada hasta la presión atmosférica en una sola rotación, lo que la convierte en una opción robusta y común para aplicaciones de pre-vacío.
Bombas de dos etapas
Una bomba de dos etapas es esencialmente dos bombas de una etapa conectadas en serie dentro de la misma carcasa. El escape de la primera etapa se convierte en la entrada de la segunda etapa.
Este diseño permite que la segunda etapa comience a comprimir el gas que ya se encuentra a una presión reducida. Esto mejora significativamente el nivel de vacío final que puede alcanzar la bomba, a menudo en un orden de magnitud o más.
Comprender las compensaciones
Aunque es eficaz, el diseño sellado con aceite tiene limitaciones inherentes que son fundamentales considerar para cualquier aplicación sensible.
Retorno de aceite y contaminación
El mayor inconveniente es el potencial de que el vapor de aceite viaje hacia atrás desde la bomba hacia la cámara de vacío. Este fenómeno, conocido como retorno de aceite (backstreaming), puede contaminar muestras o procesos sensibles.
Requisitos de mantenimiento
El aceite de la bomba se degrada con el tiempo y debe cambiarse periódicamente. No hacerlo resultará en un rendimiento de vacío deficiente y posibles daños a la bomba.
Idoneidad como bomba de "pre-vacío"
Debido a estas limitaciones, las bombas de paletas rotativas se utilizan más a menudo como bombas de pre-vacío o bombas de respaldo. Realizan el trabajo inicial de llevar un sistema desde la presión atmosférica hasta el rango de vacío medio.
A partir de ahí, otro tipo de bomba de alto vacío (como una bomba turbomolecular o de difusión), que no puede operar a presión atmosférica, se encarga de lograr un vacío mucho más profundo.
Tomar la decisión correcta para su aplicación
Seleccionar la tecnología de vacío correcta comienza con la comprensión de su objetivo final.
- Si su enfoque principal es el pre-vacío rentable: Una bomba de paletas rotativas de una etapa es un excelente caballo de batalla para llevar un sistema a un nivel de vacío medio o para respaldar una bomba de alto vacío.
- Si su enfoque principal es lograr un vacío medio más profundo: Una bomba de paletas rotativas de dos etapas es la opción superior, pero aún debe tener en cuenta el aceite en su sistema.
- Si su enfoque principal es un entorno limpio y sin aceite: Debe utilizar una trampa de línea de pre-vacío para mitigar el retorno de aceite o elegir una tecnología de bomba "seca" completamente diferente, como una bomba de diafragma o de espiral.
Comprender el mecanismo de esta bomba y su dependencia fundamental del aceite es la clave para implementarla con éxito en su trabajo.
Tabla de resumen:
| Característica | Bomba de una etapa | Bomba de dos etapas |
|---|---|---|
| Vacío final | ~1 x 10⁻² mbar | ~2 x 10⁻³ mbar (1 miliTorr) |
| Uso principal | Aplicaciones de pre-vacío | Vacío medio más profundo |
| Dependencia del aceite | Alta (sellado, lubricación) | Alta (sellado, lubricación) |
| Consideración clave | Rentable para la evacuación inicial | Mejor vacío final, pero potencial de contaminación por aceite |
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