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Cómo generar un vacío sin aceite y abordar los vapores de hidrocarburos en las bombas

El vapor retornado de los líquidos de la bomba, los vapores de los aceites, los lubricantes de las bombas rotativas y los correspondientes productos generados por craqueo pueden afectar notablemente a diversos procesos de trabajo del vacío. Por consiguiente, en diversas aplicaciones se recomienda usar bombas y dispositivos capaces de aislar con la debida fiabilidad de la presencia de vapores de hidrocarburos. 

Los hidrocarburos son compuestos químicos consistentes en carbono e hidrógeno que conforman la base de los combustibles habituales, como el petróleo y el gas. Eliminar estos hidrocarburos de las bombas permite al usuario reducir los correspondientes costes de uso y mantenimiento. El aislamiento de los vapores hidrocarbúricos puede llevarse a cabo mediante distintos métodos. Algunos tipos de bombas resultan más indicados para este proceso, por lo que los factores indicados a continuación son esenciales a la hora de elegir un tipo de bomba.

Rango de vacío primario (1013 mbar a 1 mbar)

En lugar de bombas rotativas, es posible usar bombas eyectoras de agua de gran envergadura, bombas eyectoras de vapor o bombas de anillo líquido. Para la evacuación en lotes de productos y la generación de vacío previo exento de hidrocarburos resultan adecuadas las bomba iónicas de sputtering y las bombas de adsorción. Si no fuera posible evitar el uso de bombas de paletas rotativas selladas con aceite, lo que debe hacerse esencialmente es recurrir a las bombas de paletas rotativas de dos etapas. La reducida cantidad de vapor de aceite que retorna de los puertos de admisión de estas bombas puede eliminarse casi en su totalidad mediante una trampa de sorción (véase la página sobre accesorios para bombas rotativas) colocada en la línea de bombeo. 

Rango de vacío medio (1 a 10-3 mbar)

Para el bombeo de grandes cantidades de gas en esta región de presión, las bombas eyectoras de vapor son, con diferencia, las más adecuadas. Con las bombas eyectoras de vapor de mercurio se puede producir un vacío completamente exento de aceite. Como medida de precaución, se recomienda colocar una trampa de frío refrigerada con nitrógeno líquido para que el vapor de mercurio nocivo no entre en el depósito. Si se colocan trampas de sorción de vacío medio como las indicadas en el apartado a) en bombas de paletas rotativas de dos etapas, es posible producir vacío casi exento de aceite a presiones de hasta 10-4 mbar.  

Se puede producir un vacío absolutamente exento de aceite en la región de vacío medio con bombas de adsorción. Puesto que la acción de bombeo de estas bombas para los gases nobles ligeros es meramente reducida, con ellas solo es posible evacuar aquellos depósitos llenos en principio solo de aire a presiones de hasta aproximadamente unos 10-2 mbar. Posteriormente, es posible producir presiones de 10-3 mbar o menos por medio de bombas de adsorción únicamente si en la mezcla de gases que vaya a bombearse no hay ni helio ni neón. En estos casos, puede resultar útil expulsar el aire del depósito primeramente efectuando una limpieza con nitrógeno para después llevar a cabo el bombeo. 

Rangos de alto y ultra alto vacío (<10-3 mbar)

Si se produce una evolución del gas significativa en aquellos rangos de presión en los que sea necesario efectuar el bombeo, deben usarse bombas turbomolecularesbombas criogénicas. Las bomba iónicas de sputtering resultan especialmente indicadas para mantener la mínima presión posible durante periodos prolongados en un sistema sellado cuyo proceso no conlleve la emisión de cantidades elevadas de gas. Las bombas turbomoleculares con suspensión magnética garantizan asimismo vacíos exentos de hidrocarburos. No obstante, mientras estas bombas permanezcan apagadas puede producirse entrada de vapores de aceite en el depósito a través de la bomba. Disponer de los medios pertinentes (p. ej., usar una válvula de aislamiento o ventear el depósito con argón) impide que las paredes del depósito se contaminen mientras la bomba permanezca parada. Si la cuestión más importante es generar vacío exento de hidrocarburos con bombas turbomoleculares, deben usarse bombas turbomoleculares híbridas con bombas de diafragma, o bien bombas turbomoleculares combinadas con bombas scroll a modo de bombas auxiliares exentas de aceite. 

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Referencias

Símbolos de vacío

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Un glosario de símbolos comúnmente utilizados en diagramas de tecnología de vacío como representación visual de tipos y piezas de bombas en sistemas de bombeo

 

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Una descripción general de las unidades de medida utilizadas en la tecnología de vacío y el significado de los símbolos, así como los equivalentes actuales de las unidades históricas

 

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