Conocer la bomba de vacío adecuada para su aplicación alimentaria
27 de mayo de 2021
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La mecánica de las bombas de vacío
Las bombas húmedas tienen aceite en la cámara de bombeo que sirve para dos fines: la primera es la lubricación de las piezas móviles, mientras que la segunda es rellenar las separaciones del interior de la bomba para proporcionar un vacío de mayor profundidad. Las bombas secas tienen aceite en los cojinetes y engranajes por lubricación, pero la cámara de la bomba no tiene ninguno. El vacío profundo ya está incorporado por diseño.
En las zonas de producción de alimentos y bebidas, los peores enemigos a los que tienen que hacer frente las bombas son el vapor de agua y otros contaminantes, como los azúcares y los ácidos grasos. Las bombas húmedas aspiran vapor de agua y contaminantes. Dado que funcionan a una temperatura inferior a 100 °C (212 °F), el vapor de agua se condensa en su interior y genera agua líquida que emulsionar junto con el aceite. El resto de contaminantes son capturados siempre por el aceite y se conservan hasta que se cambiar este.
"Todos los ácidos grasos oxidan la bomba," asevera Ligman. "Los azúcares provocan otros problemas y el vapor de agua se condensa en la bomba, lo que da pie una situación en la que se pierde la capacidad de bombeo de la bomba; no por completo, sino una parte."
Esto se suma al incremento de las necesidades de mantenimiento, ya que los contaminantes del vapor de agua obligan a hacer cambios de aceite frecuentes. Estos cambios se incrementan de nuevo rápidamente si se tiene en cuenta el coste del aceite, el coste de la mano de obra y el coste del tiempo de parada en una línea de producción para el mantenimiento de la bomba de vacío, cuestión de importancia capital. En aplicaciones como la liofilización, donde el vapor de agua es más frecuente que en el procesamiento en seco, los cambios de aceite son aún más frecuentes, lo que contribuye aún más al incremento de los gastos.
Las bombas de vacío secas no contienen aceite y funcionan a temperaturas lo suficientemente elevadas como para condensar el vapor de agua. Los contaminantes, como los azúcares y los ácidos grasos, pasan por el escape en lugar de adherirse al aceite interno de la bomba. Una cuestión que debe tener en cuenta con las bombas de vacío secas es si una bomba en concreto va a funcionar a una temperatura lo bastante alta como para provocar que los azúcares y los ácidos grasos se quemen en sus componentes.
La eficiencia energética de la tecnología seca puede variar en un 30 % en comparación con la tecnología húmeda, pero supone reducción de los costes operativos. Por tanto, aunque el secado puede tener una ventaja en el consumo de energía, la eficiencia real consiste en que las bombas secas no requieren servicio ni mantenimiento frecuentes, lo que puede dar lugar a frecuentes tiempos de parada. Esto se traduce a su vez en un incremento de la productividad el mismo periodo, ya que no es necesario apagar la línea de producción al completo para el mantenimiento de la bomba.
Aplicaciones específicas
Las especificaciones relativas a las necesidades de la bomba de vacío varían en función del tipo de aplicación en la que se utilicen. El envasado requiere baja presión con un ciclo más rápido. El procesamiento, como el agitado o la mezcla, tiene un tiempo de ciclo más largo con una presión más alta que el envasado, pero la suya es una presión más intermedia que alta. En la liofilización, los tiempos de ciclo varían, pero las necesidades de presión son inferiores a cualquiera de los otros dos usos aquí indicados.
"" Según Jim Hupp, Director de desarrollo de ventas de productos de Leybold, las diferencias en los requisitos de las bombas se vuelven bastante significativas. Explica las aplicaciones de las bombas de vacío secas en cada una de esas tres áreas específicas.
Envasado
El envasado sufre menos contaminación que el procesamiento o la liofilización, aunque puede producirse arrastre del proceso de producción. El tiempo de actividad es fundamental y los ciclos son más cortos.
"Estoy buscando una tecnología en seco con las dimensiones mínimas posibles, ya que va a ocupar espacio en planta," comenta Hupp. "Se puede utilizar en zonas de lavado y es capaz de lidiar con el vapor de agua o distintas cantidades de líquido de arrastre. Además, también tendrá que lidiar con ciertas dosis de partículas contaminantes."
Procesamiento
La contaminación es cuestión de enorme relevancia, ya que supone la presencia de vapor de agua y arrastre de producto. La posibilidad de que se produzca contaminación pone en peligro el tiempo de actividad, en caso de que la bomba tenga que retirarse del servicio reiteradamente para someterse a labores de reparación o mantenimiento.
"Una de las cosas que me gusta buscar es la capacidad de mantener y limpiar mi bomba in situ," dice Hupp. "El riesgo de arrastre de producto en estos puntos es muy superior, por lo que es bastante habitual que las bombas desarrollen contaminación líquida o residuos de producto que hagan que se apaguen y necesiten sustituirse antes de volver a poner en marcha la producción."
Liofilización
La contaminación es una cuestión muy relevante dada la cantidad de vapor de agua presente. Los productos habituales (por ejemplo, los frutos del bosque liofilizados) contienen azúcares que pueden contaminar el aceite de las bombas húmedas. Los tiempos de ciclo varían y la presión necesaria es la más baja de estas tres aplicaciones.
"Me gusta tener la capacidad, si es necesario, de abrir la bomba, limpiarla manualmente y volver a poner las cosas en marcha," comenta Hupp. "Normalmente, soy capaz de tenerlo listo en una hora. Si puedo volver a poner la bomba en servicio a mano en cuestión de una hora (compárese con una sustitución de la bomba completa) o si la línea está parada hasta que sea capaz de obtener una de repuesto, es una gran ventaja."
En función de la aplicación, el entorno y las características de los productos implicados, los requisitos de las bombas de vacío pueden cambiar significativamente. Aquellas procesadoras que quieran sacar el máximo partido de sus bombas necesitan conocer todos los factores implicados y combinarlos para generar condiciones que resulten complejas para etas.
Del cálculo deben formar parte las capacidades de rendimiento, el coste inicial y el coste total forman, al igual que ocurre con otras piezas de la línea de producción. Todas estas cuestiones deben estar definidas claramente antes de tomar decisiones de compra, y deben estar basadas en la mejor información de la que se disponga. A modo de ejemplo, poder prever con exactitud la frecuencia con la que va a ser necesario hacer cambios de aceite en bombas húmedas en un entorno de liofilización puede marcar una gran diferencia en su coste total.
"Una vez que se ha tomado esa decisión, la cuestión es si las bombas actuales satisfacen las demandas de producción y qué cambios se deben aplicar en caso de que no lo hagan," afirma Ligman. "Lo más probable es que esto signifique tener que interrumpir una línea de producción para sustituir las bombas por modelos más adecuados para la aplicación concreta. No es decisión sencilla, pero es necesario acometerla para conseguir la máxima eficiencia de la producción."
"Una de las cosas más difíciles para una empresa es reducir su producción para hacer un cambio en ella, incluso sabiendo que podrían obtener un mejor resultado después del cambio," dice Ligman."Es difícil desmontar una línea de producción porque, durante todo el tiempo que dure el proceso, la producción sufre atrasos. Estás perdiendo dinero, te estás quedando atrás, estás acumulando trabajo atrasado, estás ejerciendo presión sobre todo el mundo. Es una decisión difícil de tomar."
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