Principio de funcionamiento de las bombas de vacío Roots multietapa 8 de marzo de 2021
Las bombas de vacío previo (o “bombas de vacío primario”) se definen como aquellas que descargan a la presión atmosférica. También son necesarias para apoyar bombas secundarias o para alcanzar las condiciones iniciales para su funcionamiento. Hay dos tipos de bombas de vacío previo:
- Bombas previas de funcionamiento en seco, como bombas scroll, de tornillo y de diafragma.
- Bombas selladas con aceite, como las bombas de paletas rotativas. En esta publicación del blog, examinaremos los principios de funcionamiento clave de las bombas de vacío previo Roots multietapa comunes.
En esta publicación del blog, examinaremos los principios de funcionamiento clave de las bombas de vacío previo Roots multietapa comunes.
¿Para qué se utilizan las bombas Roots multietapa?
Las bombas Roots multietapa son bombas de vacío secas que se utilizan en sistemas de vacío bajo, medio, alto y ultraalto para producir condiciones “secas”.
La bomba Roots simple (de una etapa) se utiliza más comúnmente como bomba de refuerzo para su uso en combinación con varios tipos de bombas previas (como bombas de paletas rotativas, bombasde tornillo y bombas de anillo líquido) para mejorar (o “reforzar”) la presión final y las velocidades de bombeo. Cuando se utilizan bombas Roots multietapa, no se requiere bomba previa y pueden funcionar a presión atmosférica. Una bomba Roots multietapa puede constar de hasta ocho etapas y emplear varios juegos de rotores (en un eje compartido). Las bombas Roots son adecuadas cuando una atmósfera seca y limpia es importante o, más probablemente, esencial. Por lo tanto, se utilizan con frecuencia en la fabricación de semiconductores y paneles solares, así como para recubrimientos, otras aplicaciones industriales e instrumentos científicos e investigación.
Principios de funcionamiento de las bombas Roots
En su forma más sencilla, las bombas Roots emplean dos unidades de rotor “lóbulo” interconectadas que giran en sentido opuesto dentro de una carcasa de estator o carcasa. El gas entra a través de una brida de entrada ubicada perpendicularmente a las unidades giratorias y, a continuación, se “aisla” entre los rotores de rotación rápida (que giran en direcciones opuestas) y el estátor. A continuación, el gas comprimido se expulsa a través del puerto de escape.
Basándose en este modelo simplista de una bomba Roots, una bomba Roots multietapa (que puede constar de hasta ocho etapas) emplea varios conjuntos de rotores (en un eje compartido). La geometría de los rotores crea compresión y, por lo tanto, cada etapa produce una presión progresivamente mayor. De este modo, el producto de una etapa inferior es el “gas de alimentación” para la siguiente etapa superior (pero sin válvulas de interconexión).
Al igual que con las bombas de una etapa (es decir, soplantes Roots), en las unidades multietapa no hay contacto entre los rotores y la carcasa del estator: las unidades están selladas herméticamente, son robustas y pueden funcionar durante largos periodos entre servicios. Además, la nueva generación de bombas Roots multietapa se ha diseñado específicamente para su uso en entornos silenciosos y limpios, como en instrumentos analíticos y laboratorios de investigación, donde, al funcionar con velocidades de bombeo de 25 a 200 m3/h, crean un ruido muy bajo de hasta 52 dB(A).
Características de rendimiento de las bombas Roots
Las características de rendimiento de las bombas Roots varían en función de una serie de factores, incluido el número de etapas, el tamaño de la unidad, la rotación, la velocidad de funcionamiento, la temperatura ambiente, la presión de entrada inicial y las características de los gases bombeados.
Las siguientes listas proporcionan algunas de las características de rendimiento más obvias y significativas:
- Rango de presión de funcionamiento entre la atmósfera y el rango bajo 10-2
- Caudal impresionantemente alto de entre 25 y 200 m3/h
- Buen rendimiento cuando se utiliza para bombear gases ligeros
- Niveles de ruido muy bajos (incluso a altas revoluciones)
- Prácticamente sin vibraciones
Aplicaciones de bombas Roots multietapa
Las bombas Roots multietapa se emplean principalmente donde sus características secas, limpias y de alta velocidad de bombeo pueden aprovecharse al máximo. Como resultado, sus aplicaciones incluyen: instrumentos analíticos, investigación y desarrollo y espacio, las industrias de semiconductores y solar, y la industria láser. También se utilizan en hornos o metalurgia y en una variedad de aplicaciones de recubrimiento (donde su naturaleza muy seca es muy ventajosa).
Bombas Roots: ventajas y retos
Las bombas Roots multietapa tienen muchas ventajas sobre otras bombas y sorprendentemente pocas desventajas o limitaciones.
Las principales ventajas de las bombas Roots multietapa son que son muy compactas y silenciosas, disfrutan de una larga vida útil, no tienen contacto entre las piezas móviles y, por lo tanto, no tienen desgaste, no generan partículas ni necesitan aceite que, de otro modo, contaminarían el sistema de vacío y el producto final.
Sin embargo, las bombas Roots multietapa tienen varias desventajas. Estos incluyen: costes de servicio relativamente altos y menor rendimiento de bombeo cuando funciona cerca de la presión atmosférica. También solo son capaces de lograr pequeñas diferencias de presión, por lo que se emplean en un formato multietapa en el que cada etapa incremental es capaz de basarse en el aumento de presión logrado a partir de la compresión de la etapa anterior.
Ventajas de las bombas Roots multietapa
- Diseño compacto
- Motores controlados por frecuencia
- Robusto, con largos intervalos de mantenimiento
- Niveles de ruido inferiores a la conversación humana
- Sin contacto entre las piezas móviles (y, por lo tanto, sin desgaste)
- Bombeo limpio: sin contaminación por partículas ni aceite
- Unidades selladas herméticamente
- Una sola fase
Desventajas de las bombas Roots multietapa
- Costes de servicio relativamente más altos
- Al bombear cerca de la presión atmosférica, muestran un rendimiento de bombeo inferior al de otros tipos de bombas
- No apto para bombear líquidos
