Elección de la bomba de vacío adecuada para su aplicación metalúrgica 5 de octubre de 2020
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¿Qué bombas de vacío se utilizan en el sector metalúrgico?
El sector metalúrgico cubre una amplia gama de procesos, incluida la producción de aleaciones, la fabricación de cristales individuales, la desgasificación del acero y el recocido por tratamiento térmico. Un factor común es el uso de cámaras de gran volumen, a menudo con cargas de gas sustanciales que requieren velocidades de bombeo significativas.
Para el recocido y la desgasificación del acero, son suficientes una o varias bombas de vacío previo. Los hornos de metal por inducción al vacío, la opción para la producción de aluminio y aleaciones de un solo cristal, requerirán la adición de una bomba de alto vacío.
Las bombas de paletas rotativas, y más particularmente las bombas de pistón, fueron una vez las bombas de vacío previo preferidas. Sin embargo, el consumo de aceite y el coste de su eliminación, combinados con los problemas de fiabilidad y los costes de mantenimiento, han hecho que las bombas de tornillo secas se hayan convertido en la solución predeterminada.
Además, las bombas de tornillo pueden manejar las partículas generadas con frecuencia dentro de los hornos VIM, lo que mejora el tiempo de actividad, elimina el reflujo de aceite y reduce los costes de funcionamiento. El siguiente diagrama muestra el diseño de una bomba de tornillo en seco. La compresión se logra mediante un paso variable en los rotores.
Principio de funcionamiento de las bombas de tornillo
- Cámara de bombeo
- Lado de aspiración
- Rotores
- Dirección del flujo de gas
- Sentido de giro del rotor
- Presión atmosférica
Las velocidades máximas de una bomba de tornillo suelen ser de 630 - 650 m3 /h. Es probable que se requiera un rendimiento adicional: esto se puede lograr añadiendo una bomba Roots; el modo de funcionamiento se muestra a continuación.
Principio de funcionamiento de la soplante Roots
Impulsores que giran en direcciones opuestas
En las posiciones I y II, el volumen de aspiración aumenta. Presión de entrada: pHV
En la posición III, una parte del volumen se separa del lado de alto vacío.
En la posición IV, este volumen se abre en dirección al lado de vacío previo. El gas sale de la bomba Roots en dirección a la bomba previa. Presión de descarga: pFV
El desarrollo de una versión con convertidor de frecuencia permite aumentar considerablemente la velocidad de giro de los impulsores. Este aumento máximo de la rotación depende del tamaño y peso del impulsor. Por lo tanto, una bomba de 700 m3 /h que funcione a 50 Hz puede tener su velocidad de rotación aumentada a 120 Hz, lo que permite una velocidad de bombeo de 1680 m3 /h. Una unidad más grande de 2500 m3 /h puede tener su velocidad de bombeo aumentada a 5000 m3 /h utilizando una frecuencia de 100 Hz. Las velocidades de bombeo se pueden ajustar para optimizar los requisitos del proceso, mientras que las bombas se pueden ajustar a un modo de espera de frecuencia más baja, lo que reduce el consumo de energía.
Como ya se ha descrito, las partículas son un problema particular en muchos procesos metalúrgicos. La cámara suele funcionar a una temperatura elevada y son habituales cargas de gas elevadas. En consecuencia, una bomba booster de aceite sería una elección adecuada, especialmente para los requisitos de velocidad de bombeo. Este tipo de bomba es mejor capaz de manejar estos grandes caudales en el rango de vacío requerido de 10-4 a 10-5 mbar. Las bombas de difusión presentan un menor rendimiento, pero proporcionan presiones finales más bajas.
El siguiente diagrama ilustra el principio de bombeo:
Principio de funcionamiento de la bomba booster de aceite
La bomba de refuerzo de aceite funciona de manera similar a una bomba de difusión, empleando aceite de baja presión. El chorro de alta velocidad se genera a través de un conjunto de chorro y el aceite es gaseoso cuando entra en las boquillas. Dentro de las boquillas, el flujo cambia de laminar a molecular.
A menudo, se utilizan varios chorros en serie para mejorar la acción de bombeo. El exterior de la bomba de difusión está refrigerado por agua, ya que el chorro de vapor golpea la carcasa exterior refrigerada de la bomba de difusión, el fluido de trabajo se condensa y se recupera y se dirige de vuelta a la caldera. los gases bombeados continúan fluyendo hacia la base de la bomba a una presión aumentada. La bomba booster de aceite tiene una etapa eyectora adicional que aumenta la velocidad de bombeo entre 10-4 y 10-5 mbar, un requisito para muchos procesos metalúrgicos.
La contaminación por aceite de la bomba es un problema y se recomiendan deflectores en el puerto de alto vacío para minimizar la contaminación del producto. Sin embargo, esto dará como resultado una reducción notable de la velocidad de bombeo y esto debe tenerse en cuenta a la hora de determinar los tiempos de bombeo de evacuación.
También notará un pequeño colector de aceite en el puerto de vacío previo, que está diseñado para reducir el arrastre en la bomba en seco. Esto por sí solo no es un problema, pero las partículas también entran en la bomba. Estos pueden mezclarse con el aceite de silicona de la bomba booster de aceite y, si no se comprueba, pueden actuar como una pasta abrasiva, aumentando las pequeñas tolerancias del rotor de la bomba. Esto, a su vez, dará como resultado una presión final peor con el tiempo. Se recomienda utilizar un filtro de partículas de entrada fino para evitar que el proceso produzca partículas significativas. La limpieza o sustitución de este filtro debe formar parte del programa de mantenimiento rutinario.
Conclusión
Las bombas de tornillo en seco ofrecen una solución ideal para muchos procesos metalúrgicos.
La adición de una bomba Roots puede aumentar considerablemente las velocidades de bombeo.
Las versiones con convertidor de frecuencia de las bombas Roots ofrecen mayores velocidades de bombeo a la vez que mantienen un tamaño más reducido en comparación con los tipos tradicionales.
Una bomba booster de aceite ofrece un alto rendimiento en el régimen típico de presión de proceso de 10-4 a 10-5 mbar.
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