ACCESORIOS Y SISTEMAS DE VACÍO.

Flujo de aire acondicionado en sistemas de vacío.

Varios accesorios básicos se utilizan con bombas de vacío para su apropiada circulación deaire. Se describen en las páginas siguientes, la figura 46 muestra cómo se instalan algunos dispositivos en un sistema típico.

Figura 46

.Filtro de aspiración - Un filtro de entrada se debe utilizar en prácticamente todos los sistemas de vacío para evitar que partículas extrañas entren en la bomba. Los filtros son especialmente críticos cuando en un sistema de vacío, el sistema debe funcionar en un entorno que contiene una gran cantidad de polvo, arena, o por partículas de solidos similares. Una amplia gama de filtro, catalogada por el tamaño (en micras) de las partículas que pueden capturar es disponible.

Un filtro se instala normalmente en el puerto de admisión de la bomba. Dado que un filtro obstruido eventualmente se convierte en una restricción de flujos perjudiciales, debe retirarse y limpiarse regularmente para evitar la sobrecarga de la bomba. .Trampa de líquido / filtro - además de un filtro de aspiración en la bomba de vacío mecánica, se requiere una trampa de líquido o filtro mecánico cuando se utiliza el sistema de vacío en operaciones de llenado.

El objetivo es evitar que el material sea atraído por la línea de vacío al interior de la bomba.

Como se muestra en la figura 46, las trampas de líquido del tanque son simples dispositivos que usan la gravedad para evitar que los líquidos sean absorbidos por el sistema de vacío. Los filtros mecánicos (no ilustrados) son generalmente dispositivos de gran tamaño tipo bolsa instalados en la línea de vacío para capturar polvo seco antes de que pueda entrar a la bomba, los materiales acumulados pueden ser a menudoreciclados.

Silenciador-El tubo del silenciador de escape es por lo general una restricción baja, un dispositivo de flujodiseñado para reducir el ruido de escape de la bomba. Hay varios tipos, pero el más sencilloy el de funciones más comunes, es un filtro con una cavidad resonante acústica de paso bajo con dimensiones que absorben la energía de todas las ondas de sonido de frecuencias más bajas. Estos son a menudo frascos de vidrio o de plástico esencialmente idénticos a los filtros de entrada, pero situado en la bomba de vacío en el orificio de escape.

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FILTRO DE ASPIRACION

TRAMPA LÍQUIDO

AL SISTEM

ASISTEMA

SILENCIADOR

BOMBA VACIO

VALVULA DE ALIVIO DE VACIO

AJUSTABLE

VACUOMETRO

A veces la distinción entre filtros y silenciadores casi desaparece. los filtros típicosamortiguan el sonido de manera significativa, mientras que los silenciadores a menudo atrapan aceites inoxidable arrastradas en el escape de una bomba.

Vacuometro - Un vacuometro no es estrictamente un dispositivo de acondicionamiento del sistema pero se describe aquí, ya que es esencial para supervisar el rendimiento del sistema. El vacuometro debe ser instalado en o cerca del puerto de admisión de la bomba (Fig. 46). Si se encuentra en otro lugar en el sistema, la lectura puede ser inexacta debido a filtros sucios u obstruidos, líneas de vacío dobladas, válvulas cerradas u otros problemas.

Una lectura de vacío precisa simplifica la tarea de localizar las disfunciones del sistema. Por ejemplo, si el indicador de lectura en el orificio de admisión no muestra el valor objetivo, el problemadebe estar entre el medidor y el dispositivo de trabajo. Pero si la lectura del medidor de consumo es más bajo que el nivel de trabajo establecido, entonces o bien la bomba no está funcionando correctamente o hay una fuga en alguna parte del sistema.

El bloqueo de la línea ajustara el indicador y se restaurara el nivel de vacío si la fuga es elproblema. Entonces, moviendo el bloqueo más y más hacia el área de trabajo, el lugar del problemase puede localizar. Indicadores adicionales en otra parte del sistema pueden simplificar el trabajo.

Líneas de transmisión del Vacío. El aire evacuado de las áreas de trabajo pueden enviarse a la bomba de vacío con líneas similares a las utilizadas para la tubería de aire comprimido: de metal, tubos de cobre, caucho o mangueras de plástico no colapsables. Las fuerzas de trabajo generadas por una bomba de vacío se puede transmitir una considerable distancia. Evitar fugas es crítico, todas las juntas, sellos, válvulas y líneas de conexión deben ser herméticas. Cualquier restricción a lo largo de la línea puede disminuir significativamente el rendimiento de la bomba. Para reducir al mínimo pérdidas de carga (pérdidas de vacío), los diámetros de tubería y accesorios se debe seleccionar en el base de pies cúbicos por minuto del aire a transportar.

Almacenaje del vacío.

Tanques de almacenaje de vacío. El vacío se puede almacenar tan fácilmente como el aire comprimido. Como una alternativa a una fuente de bomba de vacío directa, el vacío puede ser satisfacer la demanda mediante el uso de un tanque receptor. La función principal del depósito es la de actuar como un depósito de vacío para acomodar las demandas bruscas o inusualmente altas del sistema. También evita que sea posible la sobrecarga de la bomba.Un tanque de almacenaje es un elemento común del sistema cuando las bombas de vacío funcionan intermitentemente; en aplicaciones de vacío que requieren de alto flujo para cortos períodos, con intervalos largos entre la demanda incluso una pequeña bomba de vacío, en funcionamiento continuo, puede almacenar la capacidad de vacío necesaria. Una válvula de retención se utiliza normalmente en el lado de la bomba del tanque, y una válvula apropiada se usa en el lado corriente abajo.

Control del vacío.

Una bomba de vacío por sí sola no puede controlar el vacío que produce. Algunos medios externos, tales como una válvula de alivio, se deben proporcionar para controlar el vacío de manera que la bomba no exceda los niveles seguros. Sin este control, la producción de vacios más altos solo se detendría en algún momento, por las fugas en el sistema. Si bien esto puede parecer una conveniente función del factor de seguridad, el nivel de vacío puede exceder la máxima aspiración de la bomba. El resultado podría ser el fallo de la bomba debido a la acumulación de calor extremo.

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Lo que sigue es una descripción de los principales dispositivos utilizados para controlar y proteger los sistemas de vacío. (En una sección aparte de este manual se describen fuentes de alimentación de potencia de vacío, muestran cómo funcionan estos dispositivos en los sistemas reales).

Válvulas de alivio de vacío. Una válvula de alivio de vacío limita la cantidad de vacío tirados por la bomba al permitir que pequeñas cantidades de aire entren en el sistema cada vez que el punto de ajuste de la válvula es superado. Esta no cierra el sistema.

La válvula se ajusta de modo que la bomba extrae sólo el vacío requerido para la aplicación. Esto es deseable ya que la operación en mayor aspiración que la necesaria produce temperaturas más altas y mayores cargas de trabajo en la bomba, reduciendo así la vida de servicio. Es especialmente importante la utilización de una válvula de alivio de vacío con bombas de poca potencia, ya que no pueden soportar la operación continua a niveles de vacío excesivos.

Válvulas de retención. La válvula de retención permite el flujo libre en una sola dirección. Se instala entre la bomba de vacío y el resto del sistema para evitar el flujo de retorno.

Hay muchos tipos y estilos de válvulas. Para el servicio ordinario, una presión de apertura de sólo de 2 a 6 pulgadas de Hg es justo lo suficiente para desbancar el balón (o asiento) por lo que una cantidad muy pequeña de flujo casi no se puede iniciar. En algunos circuitos de vacío, válvulas de retención de muelles se montan verticalmente, simplemente con el peso de la bola o asiento sosteniéndolo contra su asiento.

Válvulas de control de flujo. Para iniciar y detener el vacío de acuerdo a la demanda, las conexiones a la atmósfera y a la línea de vacío se hacen a través de las válvulas de control, que están diseñados o específicamente clasificadas para servicio de vacío.

La figura 47 muestra una válvula manual de tres vías que controla el flujo de vacío; una válvula accionada por solenoide podría funcionar de la misma manera. Una serie de tales válvulas podría proporcionar un funcionamiento selectivo de varios dispositivos de trabajo, usando una sola bomba de vacío.

Figura 47

Como muestra el dibujo A, el flujo de aire hacia la bomba, con el puerto a la atmósfera cerrado. El dibujo B muestra la liberación del dispositivo de trabajo porque el puerto a la atmósfera es abre. De esta manera, la operación selectiva de un dispositivo de trabajo individual no afectará el desempeño de cualquier otro dispositivo de trabajo en el mismo sistema.

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Efectos de vacío: Fuerza.

Los sistemas de vacío utilizados en la industria no están diseñados para ejercer grandes fuerzas de trabajo posibles como los sistemas de aire comprimido. El rango de operación de vacío es sólo entre la presión cero y la atmosférica (aproximadamente 14.7 psi al nivel del mar y la barométrica normal del lugar), véase la fig. 48.

Figura 48 Relaciones básicas vacío / presión en varias unidades.

Recuerde que los compresores de aire pueden generar muchos cientos de psi. Por lo tanto, 14,7 psi (o 29.92 pulgadas de mercurio) es la diferencia de presión máxima teórica que podría ser producido si todo el aire original en una cámara fueron retirados para producir un presión absoluta (de vacío) de cero psia. Aunque este nivel no se puede obtener, las modernas bombas de vacío de desplazamiento positivo son lo suficientemente eficaz para eliminar alrededor de 95 por ciento de la presión atmosférica en una cámara. Es decir, el equipo puede proporcionar una diferencia de presión (vacío) de hasta 13,8 psi.En elevación por vacío, la fuerza de un sistema es una función de su máximo vacío y el área de superficie a la que se aplica el vacío. Cada psi de vacío en cada centímetro cuadrado de área de superficie ejerce una presión de elevación de una libra ( por definición ) . Para expresar esto como una ecuación:

Fuerza (libras) = Pr x a donde P es la presión manométrica en psi y a es el área en pulgadas cuadradas.

Al aplicar esta ecuación con vacío expresado en pulgadas de mercurio, dividiendo entre dos da un resultado aproximadamente correcto.Un actuador o dispositivo de trabajo se activa mediante la conexión de conmutación de su volumen de funcionamiento de una línea de la atmósfera a una línea de vacío. Al comienzo del ciclo de trabajo, gran parte del aire dentro del actuador se extrae, la reducción de la presión en el interior del actuador por debajo de la presión atmosférica exterior. Al final del ciclo de trabajo, el actuador está vuelto a su estado original de presión mediante el restablecimiento de la conexión atmosférica. Este elimina la diferencia de presión que produce el efecto trabajo.Este principio se aplica en miles de formas en prácticamente todas las industrias, que van desde operaciones de transporte de materiales simples, a la sofisticada separación de compuestos químicos en el laboratorio.

Relaciones básicas de vacío / presión en distintas unidades.

Por ejemplo, la destilación al vacío es tal vez el proceso de vacío en el laboratorio más ampliamente utilizado.

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Esto permite a sustancias que a presiones normales y temperaturas más altas se descompondrían, ser destiladas a temperatura ambiente.

Sistemas de Alimentación de vacío.

Las líneas de puntos en la figura. 49 encierran los elementos básicos de un sistema de suministro de energía de vacío.A continuación se presenta una definición de trabajo de un sistema de suministro de energía de vacío: un sistema compuesto por una bomba de vacío, una fuente de alimentación de la unidad, de un depósito receptor (opcional), y varios de control y dispositivos de protección necesarios para crear un cierto nivel de vacío para satisfacer necesidades de aplicaciones específicas.

Figura 49 La línea punteada encierra la sección de suministro de potencia En un sistema generalizado de vacío.

Al igual que con los compresores, la entrada de energía mecánica a la bomba puede ser proporcionado por unmotor eléctrico, un motor o toma de fuerza. El potencial de la energía del vacío para hacer el trabajo puede aplicarse directamente a un dispositivo de accionamiento a través de la línea de vacío, o puede ser acumulado en un tanque receptor, para ser usado bajo demanda. En cualquiera de los casos, los niveles de vacío deben controlados efectivamente.

A continuación se presentan algunas configuraciones de sistemas representativos utilizados para controlar los niveles de vacío.

Sistema de operación continúa. La figura 50 muestra un sistema de suministro de energía de vacío básicapara el servicio de servicio continuo. Por ejemplo, tal sistema podría ser utilizado para-polvo secode llenado.

Figura 50 Sistema de bomba de vacío de operación continua.

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La válvula ajustable de alivio de vacío controla el nivel de vacío del sistema, proporcionando unflujo modulado de aire atmosférico en el sistema cada vez que se supera el valor preestablecido.El filtro de aspiración protege la bomba de materia sólida que pudiera introducirse en el sistema.No hay ningún dispositivo lubricador en la figura ya que la bomba es libre de aceite.

Sistema de nivel dual de vacío. La figura 51 muestra cómo el sistema de servicio continuo anterior puede ser utilizado para proporcionar un segundo nivel, de vacío ajustable por separado aguas abajo (tenga en cuenta los dos indicadores de vacío).

Figura 51 Típico sistema de vacío diseñado para mantener dos separadamente ajustable niveles de vacío.

Se utilizan dos válvulas de alivio de vacío ajustables. La primera controla el nivel de vacío más alto (más baja presión). Está montado en un frasco de filtro para asegurar que la fuga modulada de aire es extraída de la pierna corriente abajo del circuito, en lugar que desde la atmósfera, cuando se supera el nivel de vacío predeterminado, la segunda válvula de alivio de vacío se monta convencionalmente, drenando a su flujo modulado de fugas de aire desde la atmósfera cuando menor variación supera el nivel de vacío.

Los ajustes de estas dos válvulas son acumulativos. Es decir, el ajuste de las dos válvulas no debe exceder la máxima aspiración de la bomba. Por ejemplo, una bomba con un 20 pulgadas de Hg podría suministrar tales combinaciones de niveles de vacío dentro del sistema como 18” y 2” de Hg, 15 y 5 pulgadas de Hg, etc. Vamos a considerar un sistema en el que se establecen los indicadores de nivel, respectivamente,para 12 y 8 pulgadas de mercurio. Cuando se inicia la bomba de vacío, esta evacua el aire la pierna corriente abajo del sistema hasta que la presión es de 12 pulgadas de Hg. En ese punto la primera válvula de alivio de vacío se abre, lo que permite que la bomba succione aire de la pierna corriente arriba.Como el aire es evacuado de la pierna arriba de la instalación, la válvula de alivio de vacío mantiene un diferencial de presión constante de 12 pulgadas de Hg entre las dos secciones, esto continúa hasta que la presión en la pierna corriente arriba cae a 8 pulgadas de Hg. En ese punto, la segunda válvula de alivio de vacío se abre, estabilizado la presión en la pierna corriente arriba a 8” de Hg y en la pierna corriente abajoa 20” de Hg.

Sistema de almacenaje del vacío. La figura 52 muestra cómo un tanque receptor se puede integrar en el sistema de suministro de energía para acumular vacío, para satisfacer poder de vacío sobre demanda. Por ejemplo, tal sistema podría ser utilizado para la formación por vacío de láminas de plástico.

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Figura 52 Sistema básico de suministro de vacío incluyendo tanque receptor.

En general, este tipo de sistema se utiliza para la mayoría de las operaciones de ciclo, donde la bomba corre bajo carga continua. El uso de un tanque receptor ayuda a pulsos suaves en los flujos de succión de las bombas de pistón y diafragma, que no tienen las características de suministro sin pulso.

Un tanque de receptor también permite un muy rápido funcionamiento del actuador, debido a que cualquier aire contenido en ella, rápidamente se expande para llenar el receptor. Esta acción proporciona una gran caída en la presión absoluta dentro del tanque de receptor.

Dado que las bombas rotativas de paletas son sin válvulas, una válvula de retención es necesaria cuando este tipo de bomba se utiliza con un depósito receptor. Esta válvula impide las fugas de aire atmosférico en el depósito cuando la bomba no está funcionando. Pero no importa el tipo de bomba que se utiliza, el únicodispositivo de control que se requiere es una válvula de alivio de vacío ajustable para mantener el nivel de vacío requerido.Sistema de almacenamiento de vacío de nivel dual. La figura 53 muestra cómo puede haber dos tanques receptores conectados, para proporcionar diferentes niveles de vacío del sistema en la demanda. Excepto por la capacidad capacidad de almacenamiento, esta fuente de alimentación es similar al sistema de doble nivel. El único componente adicional es una válvula de retención instalada en la salida del primer tanque receptor.

Figura 53 Sistema de suministro de potencia de vacío con dos tanques receptores7

que proporcionan niveles de vacío separados.Sistema con ciclo encendido / apagado. Si la bomba de vacío está impulsada por un motor eléctrico, el nivel de vacío del tanque receptor puede ser controlado por ciclos intermitentes de encendido / apagado. La figura 54 muestra los la conexión de un interruptor de vacío en el tanque receptor para que el motor accione la bomba de vacío. El sistema se utiliza principalmente para ciclos de paro extendidos.

Figura 54 En este sistema el nivel del vacío es controlado con interruptores,

que actúan automáticamente al motor de la bomba.

En funcionamiento, el interruptor de vacío permite que el motor funcione hasta que se detecta que elnivel de vacío ha alcanzado un nivel predeterminado de corte superior. En ese momento, los contactos se abren y detienen el motor de accionamiento, y cierra de la bomba, a continuación, se cierra la válvula de retención, los contactos del conmutador permanecen abiertos hasta que el nivel de vacío del tanque receptor se reduce a un valor límite de nivel preestablecido menor, a continuación, se cierran los contactos para accionar el motor de accionamiento, y la bomba es automáticamente encendido otra vez.

El rango usual entre encendido y apagado es de 5 a 15 pulgadas Hg. Generalmente una válvula de alivio se usa para proveer protección independiente contra el exceso de vacío.

Sistema cíclico carga / descarga. El interruptor de vacío utilizado en el sistema anterior, puedetambién mantener un deseado nivel de vacío automáticamente en un tanque receptor vacío en sistemas accionados por motores de gasolina o tomas de fuerza.

Como muestra la figura 55, el interruptor está conectado a una electroválvula montada en la línea. Normalmente, la electroválvula permanece activada (ventilación cerrada). Pero cuando el interruptor de vacío del tanque receptor detecta que el vacío ha llegado a su límite superior (descarga), sus contactos se abren y desenergiza la solenoide, la apertura de la válvula. Esto permite que el aire atmosférico sea drenado y distribuido a través de la cámara de la bomba.

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Figura 55 En este sistema el nivel de vacio es controlado por un interruptor solenoide,

el cual automáticamente admite aire atmosférico.

El solenoide se mantiene libre de tensión hasta que el interruptor de presión detecta que el nivel de vacío en el receptor se ha reducido de nuevo a su límite de carga inferior. Se transmite una señal a la solenoide para detener la acción de ventilación; pero debido a la válvula de retención en la línea, la apertura de la válvula de solenoide no afecta inmediatamente el nivel de vacío en el receptor, elvacío no se reduce sólo a través de la operación normal del sistema.

Una clara ventaja de la operación de carga / descarga es que el aire aspirado a través de la cámaraen la condición de carga permite que la bomba se enfrié en forma más eficaz que lo que haría en un ciclo enciende / apaga.

Esto reduce el desgaste y permite la operación en niveles superiores a los normales de vacío.Como se muestra en la figura. 55, una válvula de alivio de vacío siempre debe ser utilizado en los sistemas de carga / descarga para proporcionar una protección independiente de alto vacío.

Sistema de vacío de dos bombas. La Figura 56 muestra cómo dos sistemas de alimentación de vacío sona veces combinados para satisfacer las necesidades de mayor capacidad, o quizás para permitir un vacío inicial más rápido en el volumen del tanque receptor. En general, una configuración tal del equipo puedeproporcionar una mayor flexibilidad en el cumplimiento de diversas demandas del sistema. A menudo, un funcionamiento redundante de capacidad se requiere, en aplicaciones en las que la pérdida de la función de bombeo de vacío podría ser perjudicial o costosa.

Las dos bombas de vacío son normalmente alimentadas y controladas por separado. Aunque no se muestra en la figura 56, las dos fuentes de alimentación deben estar equipados con sistemas de control independientes de carga / descarga l Y Prende apaga. En algunas aplicaciones, diferentes ajustes superior e inferior de los interruptores de vacío se desean para accionar el corte en automático de la segunda bomba. Por ejemplo, puede ser usado sólo para satisfacer una demanda de carga pesada.

Válvulas de retención separadas conectadas las bombas con el resto del sistema o a los tanques de receptores .

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Junto con las válvulas de alivio de vacío independientes, se proporciona redundancia total, de modo que cualquiera de las máquinas puede ser cerrado sin interrumpir el resto del sistema.

Figura 56 Sistema de suministro de vacío de dos bombasPuede proporcionar necesidades especiales.

Sistemas combinados compresor / bomba de vacío.

Hay muchas aplicaciones donde se requiere tanto la presión y el vacío a ejercer su actividad en el mismo ciclo. Una categoría importante es el equipo de manejo de papel, tales como computadoras, máquinas de impresión, máquinas de clasificación, carpetas, etc. Y similares. Si bien, dos máquinas separadas podrían unirse para hacer el trabajo, el uso de máquina dual con una cámara doble y cámara simple de vacío puede reducir costos. Algunos modelos están diseñados con puertos dobles de entrada, lo que permite simultánea operación de presión / vacío.

Sistema de alimentación de potencia compresor / vacío.

En general, el nivel de vacío debe ser relativamente bajo (alrededor de 10 pulgadas de Hg máximo) para quela bomba pueda recibir aire suficiente para comprimir a presiones positivas en el lado de salida. Una regla de oro es limitar vacíos a 10 pulgadas Hg y la presión a 3 psi. La limitación suele ser resultado de las temperaturas de la unidad. La figura 57 muestra una fuente de alimentación de potencia diseñado para proporcionar tanto presión como.El sistema tiene algunas limitaciones.Dado que los valores de presión y de vacío totales utilizados no deben exceder el máximo vacío de la bomba, la presión positiva debe ser relativamente baja. (Recuerde que debe utilizar unidades consistentes). Una guía basada en los valores de conversión de unidades es que el nivel de vacío utilizado se debe disminuir por 2 pulgadas de Hg por cada psig de presión utilizados.) Como la fig. 57 muestra, ambos niveles de vacío y presión están controladas por válvulas de alivio separadas. Estos también protegen la máquina contra posibles daños por vacío o presión excesiva.

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Figura 57 Sistema combinado de suministro compresor / vacío.El vacío se provoca en la parte superior y la presión corriente abajo.

Selección bomba vacío / compresor.

Unidad de doble cámara.La combinación de doble cámara utiliza secciones independientes compresor y vacío (Figura 58 ) .

Figura 58. Típico sistema dos cámaras compresor / bomba vacío.

Máximo rango de presión / vacío. En la fase inicial de selección de equipos, la tarea de determinar los requisitos de vacío presión específica y debe ser tratado como problemas separados.

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Presión – Determine el rango de presión máxima, capacidad de aire libre, y posibles requisitos (sin aceite) del escape para la sección del compresor de la máquina.

Vacío - Determinar el valor máximo de vacío, la capacidad de apertura y posibles requisitos (sin aceite) del escape para la sección de la bomba de vacío

Sistemas combinados asequibles compresor / bomba vació.

La tabla 11 enumera algunas de las máquinas rotativas representativas de doble cámara. La unidad de aceite lubricado tiene generalmente valores máximos más altos de presión que las de sin aceite.

Requisitos de potencia del motor: Las máquinas que figuran en el Cuadro 11 son unidades separadas del motor, lo que permite máxima flexibilidad para seleccionar al motor una amplia gama de potencia y requisitos de velocidad.

Los requisitos de potencia de alimentación de las unidades listadas van de 1 a 2 HP, los requisitos de velocidad de 800-1200 rpm.

Unidad de cámara simple.

En lugar de las secciones de presión / vacío separadas, una máquina de una sola cámara puede satisfacer tales requisitos, ya sea simultánea o alternativamente. El requisito de presión del dispositivo de trabajo actuado por aire se proporciona a las tuberías por el flujo desde el puerto de descarga. Los requisitos de vacíose cumplen al proporcionar una conexión con el puerto de succión de la bomba .La figura 59 muestra una máquina representativa.Para requerimientos simultáneos presión y vacío, estas capacidades duales son básicamente limitadas a las aplicaciones que tienen niveles relativamente bajos de la presión y de vacío. Para requisitos alternantes de presión y vacío, sin embargo, la máquina puede acomodar niveles de presión / vacío hasta su rango de capacidad máxima.

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El diseño de paletas rotativas, con características de alta desempeño, se selecciona a menudo debido a surefrigeración exterior eficaz.

Figura 59 Típica bomba de cámara dual compresor / vacío.

Máximo rango presión / vacío. La selección de una máquina de cámara simple, normalmente está basada sobre los requisitos relativos presión / vacío. Es decir, si la presión requerida es alta con relación a vacío, entonces la selección básica es un compresor. Si el requisito de vacío es más alto que el requisito de presión, entonces se elige básicamente una bomba de vació. Los trabajos combinados no deben exceder los rangos de presión o vacío. La selección de la capacidad esta basada en la mayor de las capacidades requeridas por el sistema - ya sea la tasa de consumo de aire o la tasa de eliminación de aire.

Requisitos de potencia del motor. Si las restricciones en cuanto a los niveles de presión / vacío del sistema se observan, no debería haber ningún problema relativo a los requisitos de energía o ciclo de trabajo. Estos parámetros serán los mismos que cuando se aplican a la máquina para sistemas separados de presión o vacío.

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BOMBAS DE VACÍO.

El equipo utilizado para generar vacío, como se señaló anteriormente, es similar a los compresores de aire; es incluso posible generar aire comprimido o vacío con la misma máquina, dependiendo en la forma en que está instalada. Las bombas de vacío generalmente se pueden considerar como compresores en el que la descarga, en lugar de la entrada, da hacia la presión atmosférica.

Recordemos que la esencia de la compresión del aire es el aumento del número de impactos molecularespor segundo. Por el contrario, la esencia de la generación de vacío es la reducción de estos impactos. El vacío en una cámara es creado por la eliminación física de las moléculas de aire y extraerlos del sistema.

La extracción de aire de un sistema cerrado disminuye progresivamente la densidad del aire dentro delespacio confinado, haciendo así que la presión absoluta del gas restante caiga; y se crea el vacío.

Debido a la diferencia máxima de presión absoluta que se puede producir es igual a presión atmosférica (nominalmente 29.92 pulg Hg al nivel del mar) , es importante conocer este valor en el sitio de trabajo ;por ejemplo , una bomba con una capacidad máxima de vacío de 24 pulgadas de Hg no puede generar un24 -in de vacío cuando la presión atmosférica es de 22 pulgadas de Hg (como en la Ciudad de México , por ejemplo).La proporción del aire evacuado será el mismo, sin embargo. Por tanto, esta bomba jalará22 x 24/29.92 o 22 x 24/30 = 17.6 pulg Hg de vacío en la Ciudad de México.

Bombas de vacío: Funcionamiento básico.

Una bomba de vacío convierte la energía mecánica de entrada en un eje de rotación, en energía neumática mediante la evacuación del aire contenido dentro de un sistema; el nivel de la presión interna por lo tanto se vuelve menor que la de la atmósfera exterior . La cantidad de energía producida depende en el volumen evacuado y la diferencia de presión producida.

Bombas de vacío mecánicas utilizan el mismo mecanismo de bombeo de los compresores de aire ,excepto que la unidad está instalada de manera que el aire se extrae de un volumen cerrado y es enviado a la atmósfera . Una gran diferencia entre una bomba de vacío y otros tipos de bombas esque la presión de la conducción del aire en la bomba es inferior a la atmosférica y se convierte en prácticamente nula en los niveles más altos de vacío. Otras diferencias entre los compresores de aire y las bombas de vacío son:

La diferencia de presión máxima producida por la acción de una bomba no puede ser nunca mayor que 29,92 pulgadas de Hg (14,7 psi) , ya que esto representa un vacío perfecto .

La masa de aire que se extrae en la bomba en cada carrera del pistón, y por lo tanto la presión absoluta cambia, disminuye a medida que aumenta el nivel de vacío.

En altos niveles de vacío, hay mucho menos aire que pasa a través de la bomba. Por lo tanto, virtualmente todo el calor generado por el funcionamiento de la bomba tendrá que ser absorbido y disipado por la estructura de la bomba en sí.

Etapas de vacío.

Al igual que en la compresión, el proceso de generación de vacío se puede realizar en una sola pasada a través de una cámara de bombeo; o varias etapas pueden ser necesarios para obtener el deseado vacío.Los arreglos mecánicos también son similares a aquellos para la compresión del aire, el puerto de descarga de la primera etapa alimenta la boquilla de admisión de la segunda etapa; esto reduce la presión, y por lo tanto la

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densidad del aire atrapado en el volumen de separación de la primera etapa. El efecto neto es, si se usa una bomba de diafragma Gast como un ejemplo, que la segunda etapa aumenta la capacidad de vacío del 24 al 29 pulg Hg.

Bombas de vacío libres de aceite vs lubricadas.

Al igual que con los compresores, la aplicación normalmente dicta si se usa una bomba de vacío libre de aceite o lubricada. Cualquiera de los tipos se puede usar en muchas aplicaciones.

Libres de aceite. Las bombas libres de aceite son casi imprescindibles cuando los procesos de producción no pueden tolerar ningún vapor de aceite en el aire de salida. También pueden justificarse sobre la base de evitar el costo y el tiempo de recarga periódicamente los depósitos de aceite. Esto es particularmente importante cuando las bombas han de montarse en lugares de difícil acceso.

Las bombas de pistón modernos tienen anillos de rellenados de Teflón, que proporcionan cientos de horas de trabajo, según la temperatura ambiente y la limpieza del aire. Las bombas de diafragma y el pistón oscilante están diseñados para ser libres de aceite.

Lubricadas con aceite. Las bombas lubricadas con aceite tienen claras ventajas, si el mantenimiento se proporciona adecuadamente. Por lo general, puede proporcionar un 20 por ciento más de alto vacío porque el lubricante actúa como un sellador entre las partes móviles; y por lo general duran aproximadamente 50 por ciento más que las libres de aceite en servicio normal debido a su operación más fresca. También son menos sujetos a la corrosión de vapor de agua condensada.

Bombas de vacío de desplazamiento positivo.

Bombas de vacío se clasifican en las mismas categorías que los compresores de aire hacen. Es decir, que son ya sea desplazamiento positivo o máquinas de desplazamiento no positivos. Un desplazamiento positivobomba extrae un volumen relativamente constante de aire a pesar de las variaciones en los niveles de vacío.

Al igual que con los compresores de aire, los principales tipos de bombas de vacío de desplazamiento positivo son: de pistón, diafragma, pistón oscilante, paletas, de rotor lobulado y diseño de tornillo rotativo. Los mecanismos básicos de cada uno se describen en la Sección 11. Las observaciones siguientes cubrenaspectos que se aplican a aplicaciones de vacío.

Bombas reciprocantes de pistón alternativo. La principal ventaja del diseño del pistón es que puede generar relativamente altos vacíos 27 a 28,5 pulgadas de Hg y hacerlo continuamente bajo todo tipo de condiciones de funcionamiento. Las principales desventajas son un tanto las limitadas capacidades y los altos niveles de ruido, acompañado de vibraciones que pueden ser transmitidos a estructura de la base. En general, el diseño del pistón de movimiento alternativo es el más adecuado para ejercer relativamente pequeños volúmenes de aire a través de una serie de alto rango de vacío.

Bombas de diafragma. La unidad de diafragma crea vacío mediante la flexión de un diafragmadentro de una cámara cerrada. Las bombas de diafragma pequeñas se construyen en versiones de una y dos etapas. El diseño de una sola etapa proporciona vacíos de hasta 24 pulgadas de Hg, mientras la unidad de dos etapas tiene una capacidad de 29 pulgadas de Hg.

Bombas de pistón oscilante. Este diseño combina el peso ligero y tamaño compacto de la unidad de diafragma con las capacidades de vacío de las unidades de pistón alternativo. Vacíos de hasta 27.5 pulg Hg están disponibles con una sola etapa, las unidades de dos etapas puede proporcionar vacíos hasta 29 pulgadas de mercurio. Los flujos de aire, sin embargo, se limitan, con el modelo más grande disponible en la actualidad (un modelo de dos cilindros) que ofrece sólo el 2.7 cfm.

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Bombas de paletas rotatorias. La mayoría de las bombas de paletas rotativas tienen menores rangos de vacío que el que puede ser obtenido con el diseño del pistón: sólo de 20 a 28 pulgadas de Hg máximo. Pero hay excepciones. Algunos diseños de dos fases lubricados con aceite tienen capacidades de vacío de hasta 29,5 mm de Hg. (También consulte la sección sobre bombas de vacío.)

El diseño rotativo de paletas ofrece ventajas significativas: compacticidad, capacidades de flujo más grandespara un tamaño dado; un menor coste (alrededor de 50 por ciento menos para un desplazamiento y nivel dadode vacío), un par de arranque y de funcionamiento más bajos, y silencioso, suave, sin vibraciones, evacuación continua de aire sin un tanque receptor.

Bombas de tornillo rotativo y de rotor lobulado. Las capacidades de vacío de las bombas de tornillo rotativo son similares a las bombas de pistón, pero la extracción es casi libre de pulsación. Las bombas de vacío de rotor lobulado, como los compresores correspondientes, cierran la brecha entre las unidades de desplazamiento positivo y no positivo. El flujo de aire es elevado, pero la capacidad de vacío está limitadoa aproximadamente 15 pulgadas de Hg. Las capacidades pueden ser mejoradas aumentando etapas.

Bombas de vacío de desplazamiento no positivo.

Al igual que los correspondientes compresores, las bombas de vacío de desplazamiento no positivo utilizancambios en la energía cinética para remover el aire de un sistema. La ventaja más significativa deeste diseño es su capacidad para proporcionar un flujo muy alto en volumen; mucho más alto que el que es posible con cualquiera de los diseños de desplazamiento positivo. Pero debido a su fuga inherente, estasmáquinas no son prácticas para aplicaciones que requieren altos niveles de vacío y bajo porcentaje de flujo.

Los principales tipos de bombas de vacío de desplazamiento no positivos son la centrífuga, de flujo axial, y diseño regenerativo. Los sopladores regenerativos de una etapa pueden proporcionar vacíos de hasta 7 pulgadas de Hg con flujos de varios cientos de pies cúbicos por minuto. Las capacidades de vacío de los otrosdiseños son más bajos a menos que sean en varias etapas.

Evaluación del desempeño de la bomba de vacío.

Esta sección cubre las características de rendimiento de la bomba de vacío importantes que se utilizan en la evaluación de los tipos y tamaños particulares. La selección de la bomba real, estará cubierta en una sección separada, estará basada sobre la base de cómo estas características se relacionan a la aplicación prevista.

Los criterios de actuación principales cubren sólo tres características:

Nivel de vacío que puede ser producido. Porcentaje de extracción de aire. Potencia requerida.

Algo menos críticos son efectos de la temperatura y otras características.

En general, la mejor bomba para un trabajo específico es la que tiene la mayor capacidad de bombeoen el nivel de vacío requerido y que opera dentro de un rango de potencia aceptable.

Nivel de vacío. El rango de vacío de una bomba es el nivel máximo de vacío para lo cual es recomendada. El rango se expresa en pulgadas de Hg y se especifica ya sea para operación continua o régimen intermitente.

La mayoría de las bombas de vacío no pueden acercarse al vacío máximo teórico (29,92 pulg Hg al nivel del mar) debido a las fugas internas. Para una bomba de pistón alternativo, por ejemplo, el límite superior de vacío puede ser 28 o 28,5 pulgadas de Hg , o aproximadamente 93 a 95 por ciento del máximovalor teórico.

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La fuga interna y espacios muertos establecen el más alto vacío que una bomba puede producir.

Para algunas bombas, esta es también el rango de vacío.

En otros tipos, sin embargo, la disipación de calor es un problema. Para éstos, el rango de vacío máximopuede basarse en el aumento de temperatura permisible. Por ejemplo, una buena resistencia al desgaste por alguna bombas rotativas requiere un aumento máximo de 180°F( 82°C ) de temperatura en orificio de escape de la carcasa . Los rangos de vacío se basan en este aumento de la temperatura. Estos probablemente serán superiores para bombas intermitentes que para servicio continúo.El rango de vacío enlistado para una bomba se basa en el funcionamiento a 29.92 pulgadas de mercurio. Un funcionamiento donde la presión atmosférica es más baja, reducirá el vacío que la bomba puede producir. Un rango de vacío ajustado para tales lugares se puede determinar multiplicando la presión atmosférica real por la relación entre la potencia de vacío nominal entre la presión atmosférica normal:

Rango de vacío ajustado = Presión atmosf real x (rango de vacío nominal / presión atmosf estándar)

Rango de extracción de aire. Básicamente, las bombas de vacío se clasifican de acuerdo a su capacidadabierta, que es el volumen de aire (expresado en pies cúbicos por minuto) extraído cuando no hay vacío o carga de presión en la bomba.

La eficacia de la bomba de vacío para extraer el aire de un sistema cerrado esta dado por su eficiencia volumétrica, una medida de como la bomba cerrada llega a entregar su volumen calculado de aire; la eficiencia volumétrica de la bomba de desplazamiento positivo está dada por la ecuación general en la página 62. Con las bombas de vacío, esta ecuación se aplica en dos diferentes maneras:

1. Eficiencia volumétrica verdadera (o de entrada) - El volumen de aire que se mueve durante un período de tiempo dado, se convierte en un volumen equivalente a la temperatura y presión absoluta existente en la entrada.

2. Eficiencia volumétrica atmosférica. El volumen de aire extraído por la bomba es convertido a un volumen equivalente en condiciones estándar (14,7 psi y 680 °F).En cualquiera de los casos, el desplazamiento es el volumen total barrido por el movimiento repetitivodel elemento de bombeo durante el mismo período de tiempo (por lo general una sola vuelta); convarias bombas de vacío que tienen el mismo desplazamiento, es la diferencia en eficiencia volumétrica que explica la diferencia en capacidades aire libre. Dado que estas diferencias existe, la selección de la bomba se debe basar en la capacidad de aire libre real en lugar de en el desplazamiento. En resumen, la porcentaje de eliminación de aire es una medida de la capacidad de la bomba de vacío. Y la capacidad de bombas estándar debe ser determinado a partir de tablas o curvas de los fabricantesmostrando cfm de aire libre entregado a un rango de velocidad para niveles de vacío en el rango de 0 pulg Hg (capacidad abierta) al rango máximo de vacío máxima de vacío. La capacidad de aire libre a distintas velocidades para un vacío dado, también se puede incluir en las curvas de rendimiento de los fabricantes. Como se muestra en las figuras 44 y 45, la capacidad nominal de cualquier bomba es más alta que 0 pulgadas de Hg y caerá rápidamente a medida que aumenta el nivel de vacío. Esto refleja una caída en ambos la eficiencia volumétrica y el volumen de aire que puede ser arrastrado a la Repitiendo, una característica básica de las bombas de desplazamiento positivo es que la capacidadcae, a medida que aumenta el nivel de vacío, la figura 44 muestra esto muy claramente para una bomba de pistón. El mismo principio es válido para las bombas de diafragma.

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Figura 44 Capacidad vs nivel de vacío, para bomba reciprocante de vacio.

Figura 45 Capacidad vs nivel de vacío para diferente tipo de bombas:Cilindro simple, cilindros gemelos en paralelo, cilindros gemelos en serie(duales de dos etapas.

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En la figura 45, la designación de una unidad simple representa una sola cámara, bomba de una etapa. La unidad dual de una sola etapa tiene dos cámaras que funcionan en paralelo. En la unidad dual de dos etapas , las cámaras gemelas operan en serie.

Recordemos que el proceso en etapas produce niveles más altos de vacío debido a que la primera etapadescarga en una segunda fase ya con presión negativa. Esto causa una reducción en presión absoluta del aire atrapado en el volumen de separación (el espacio entre el pistón y la cabeza del cilindro en el momento de la compresión total). Pero como muestra la figura 45, la capacidad básica de la máquina dual de dos etapas se reduce en un 50 por ciento en comparación con bomba dual de etapa simple del mismo tamaño.

Caballaje de potencia del fluido. Diferentes técnicas han sido desarrolladas para evaluar laeficiencia del uso de energía en una bomba de vacío. La mayoría de los catálogos de los fabricantes de bomba de vacío muestran sus resultados pruebas, incluyendo caballos de fuerza de frenado (hp real), y CFM vs nivel de vacío. Evaluaciones bastante precisas de las necesidades de potencia pueden ser hechas a partir de tales fuentes de información.

Por ejemplo, la eficiencia relativa de las diferentes bombas se puede obtener mediante el cálculo de la cfm de aire libre eliminado por caballo de fuerza. O los caballos de fuerza de entrada pueden ser comparados con el "los caballos de fuerza de potencia del fluido "entregado, que es proporcional al producto del vacío manométrico y el porcentaje de flujo de aire. Todas las comparaciones se deben hacer en el mismo nivel de vacío específico, usualmente a 20 pulgadas de Hg o por encima.

Requisitos de potencia del motor. - La alimentación de la unidad de transmisión debe ser capaz de cumplir con el pico de requerimiento de energía de la bomba. En otras palabras, debe ser lo suficientemente potente como para asegurar el funcionamiento satisfactorio en todas las condiciones nominales de operación. Esto incluye el suministro de energía adecuado para superar la fricción y los efectos de la inercia en el arranque.

Los requisitos de potencia de una bomba de vacío son relativamente bajos, en comparación con los de uncompresor de aire. La razón primaria es el bajo requisito de trabajo de compresión. Ambos la tasa de flujo volumétrico y la diferencia de presión a través de la máquina son mucho más bajos que en un compresor.

Cuando la bomba opera cerca de la presión atmosférica, por ejemplo, la tasa de flujo de masa (cfm de aire libre bombeados) está en su nivel más alto, pero las diferencias de presión entre la entrada y la salida sonmuy pequeñas. Por lo tanto, la cantidad de trabajo que debe ser añadido por libra de aire es muy baja. En los niveles más altos de vacío, la cantidad de trabajo que hay que hacer se incrementa debido a la diferencia de presión más grande entre la entrada y la de descarga. La tasa de flujo de masa o cfm de aire libre bombeados cae progresivamente, sin embargo, la cantidad total de trabajo de compresión por lo tanto permanece siendo muy bajo.Velocidades de motor. Además de la potencia de freno real necesaria para los diversos niveles de vacío, los catálogos en general, mostraran la velocidad necesaria para desarrollar las diversas capacidades nominales.

Efectos del aumento de temperatura.

Rendimiento de la bomba de vacío puede ser afectado significativamente por calentamiento de la propia bomba; en niveles más altos de vacío, hay muy poco flujo de aire a través de la bomba; la mayor parte del aire ha sido extraída. No hay por lo tanto mucha transferencia de calor interno a este aire restante. Gran parte del calor generado por la fricción debe ser absorbido y disipado por la bomba. Dado que algunas bombas generan calor más rápido de lo que pueden disipar, resulta en un aumento gradual de temperatura en la bomba, reduciendo drásticamente la vida de servicio.

Una solución es considerar cuidadosamente los rangos de la bomba. Por ejemplo, una bomba de trabajo continuo debe tener un rango alto de vacio máximo. Por otro lado, una bomba de trabajo intermitente puede ser

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especificada para altos niveles de vacío si el período fuera apagada es adecuado para el efectivo enfriamiento de la bomba. Pueden surgir complicaciones si el máximo de tiempo supera con creces el período de parado.Siempre que sea posible, las bombas de vacío deben ser operados con ciclos de carga / descarga más grandes que los de ciclos encendido / apagado. Cuando una bomba es descargada el aire a presión atmosférica siendo drenado a través de ella conduce el calor acumulado hacia afuera rápidamente. Cuando una bomba se apaga con vacío en el interior, sin embargo, la pérdida de calor es mucho más lenta, ya que se produce sólo a través del exterior de la carcasa.

Selección de la bomba de vacío.

La sección anterior describe cómo el diseñador evalúa el rendimiento sobre la base de nivel de vacío, el flujo de aire, los requisitos de potencia y los efectos de la temperatura. Esta sección cubre Los factores que intervienen en la aplicación de las características básicas de funcionamiento para la operación particular, y necesidades de aplicación. En resumen, queremos reducir el proceso de selección a un solo tipo, tamaño, y caballaje para la bomba de vacío y los componentes del sistema relacionados.

Factores de nivel de vacio.

Básicamente, la selección del tipo apropiado de bomba de vacío se determina comparando los rangos máximos de las bombas comerciales asequibles (Tabla 7).

Tabla 7 Rangos de vacio y bombas de vacio aplicables.

Pero, ¿cómo se solicitan determinados niveles de vacío de trabajo requeridos? Cuando una fuerza mecánica se requiere, el vacío de trabajo necesario se determina de una manera similar a establecer requisitos de presión de los dispositivos accionados por aire.

El aumento del tamaño del dispositivo para aumentar su área reduce el vacío de trabajo requerido. Los requisitos de dispositivos de vacío específicos en la línea pueden ser determinados por cálculos basados en fórmulas de manual, los datos teóricos, datos de catálogo, o curvas de rendimiento y las pruebas realizadas con los sistemas prototipo.

La primera restricción en el tipo de bomba de vacío que puede ser utilizado en una determinada aplicación es el nivel real de vacío del sistema determinado por el diseñador. Cuando este nivel es relativamente bajo (alrededor de 15 pulgadas de Hg), el diseñador tiene una gran variedad de diferentes tipos y modelos de bombas entre los que elegir. Pero a medida que los niveles de vacío aumentan, el diseñador tiene cada vez menos opciones, a veces una sola selección.

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Rango máximo de vacio. Hay límites prácticos sobre el grado de vacío que puede ser producido económicamente para llevar a cabo un trabajo. Estos límites representan la capacidad máxima de las bombas mecánicas de vacío utilizadas para eliminar el aire del sistema. Dependiendo del tipo de bomba involucrado, este límite varía desde 20 hasta 29,0 pulg de Hg. Se requiere un equipo muy sofisticado y costoso para obtener niveles de vacío más altos.

La tabla 7 resume la Línea Gast Representativa de las bombas de vacío comerciales disponibles, los tipos de diafragma y de pistones oscilantes ofrecen los más altos niveles de vacío¸ además, se prefieren generalmente para aplicaciones de servicio continuo. Las capacidades de las bombas rotativas lubricadas con aceite, sin embargo, se acercan a estos niveles.

Factores de control del sistema.

Si el nivel de vacío del sistema es controlado por una válvula de alivio, requiere el máximo vacio requerido debe ser seleccionado sobre la base del más alto nivel de trabajo de cualquier dispositivo simple de aire en el sistema. Pero si el sistema de vacío se controla encendido / apagado automático o la carga / descarga de bicicleta de la bomba de vacío, el vacío máximo requerido es igual a la de corte valor del control.

Factores de temperatura

La temperatura es una consideración importante desde dos puntos de vista:

Temperatura Ambiente. Para temperaturas ambiente superiores a 100 º F (38 º C), seleccionar una bomba con rango para el más alto vacio de operación y proporcionar algún enfriamiento externo.

Temperatura interna de la bomba. La operación a vacios mayores aumenta la temperatura de la bomba y puede ser el factor limitante más severo en funcionamiento de la bomba. Las bombas para trabajo pesado con refrigeración pueden funcionar en forma continua; pero las bombas de poca potencia pueden operar a su máximo vacio solo por periodos cortos, se les debe permitir que se enfríe entre ciclos.

Factores de selección tipos varios.

Después de la etapa básica en la adecuación de los requisitos de nivel de vacío en el vacío con el rango máximo de gasto de las bombas disponibles, el proceso de selección procede a determinar, si cualquiera de varios factores puede influir en la decisión.

Necesidad de aire no contaminado. Esto puede aplicarse a la parte de admisión del sistema, donde arena podría entrar y dañar el mecanismo de la bomba. Más a menudo se aplica a los gases de la parte de escape de un sistema, por ejemplo, en una planta de procesamiento de alimentos donde los vapores del aire o aceite sucio pueden contaminar los productos o materiales. La solución más sencilla es la selección de una bomba de vacío sin aceite.

Operación libre de mantenimiento. Nada es absolutamente "libre de mantenimiento". Pero si restringimos el término para lubricación, entonces, una bomba de vacío sin aceite es quien mejor puede satisfacer estanecesidad, ya que no se requiere lubricación periódica.

Flujo de aire libre de pulsaciones. Las máquinas de desplazamiento positivo y de aletas rotatorias tienencaracterísticas de eliminación suave y continua de aire sin los requisitos de espacio y coste adicional de un tanque receptor.

Mínima vibración/ruido. Las bombas de paletas rotatorias tienen menores niveles de ruido y vibración que las

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máquinas de movimiento alternativo. El soplador regenerativo es también, básicamente, libre de vibraciones, pero los impulsores pueden generar ruido agudo.

Limitaciones de espacio. Otra vez, el diseño de paletas giratorias se selecciona a menudo debido a su compacidad relativa. Si se requieren mayores vacíos, el pistón oscilante podría ser adecuado.

Factores de capacidad de vacio.

El tamaño óptimo de la bomba para una aplicación se determina mediante la comparación de la velocidad a la que el aire debe ser eliminado del sistema con las capacidades de las distintas bombas comerciales disponibles (Tabla 8 ) .

Tabla 8 Capacidades de bombas y bombas de vacio aplicables.

En general, las bombas de pequeña capacidad y de gran capacidad que tienen la misma capacidad máxima de vacío extraerán el mismo vacío en un sistema cerrado. La bomba pequeña simplemente requerirá más tiempo para alcanzar el vacío máximo.Para comparar directamente los datos nominales de la bomba de vacío y compresores, la tasa de extracción de aire es calculado en pies cúbicos de aire libre por minuto ( al igual que en los sistemas de presión ), para determinar el aire libre que debe ser removido, el volumen se multiplica por el nivel de vacío en atmósferas. Este último se obtiene dividiendo el vacio manométrico ( en pulgadas de Hg ) por la norma atmosférica presión ( 29,92 mm Hg ). Por lo tanto, la fórmula para el aire libre es:

Aire libre = Volumen del sistema x Presión manométrica / 29.92

Igual que los compresores, es necesario calcular en primer lugar la eliminación de aire libre para cada dispositivo trabajo a través de un ciclo de trabajo completo. Este valor se multiplica por el número de ciclos de trabajo por minuto, y los requisitos para todos los dispositivos de trabajo se suman.

Rango de capacidad abierto. El total anterior se compara luego con los valores de capacidad de equipos disponibles. En general, para dar cabida a posibles fugas, la bomba de vacío seleccionada debe tener una capacidad nominal de 10 a 25 por ciento por encima de la cantidad de eliminación de aire en realidad requerida.La capacidad de una bomba de vacío se da generalmente por tablas de las curvas de rendimiento de los fabricantes muestran cfm de aire libre bombeado (a la velocidad nominal) contra las condiciones de entrada

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que van desde 0 pulg Hg (capacidad abierta) al rango máximo de vacío. El valor de capacidad al nivel de vacío de funcionamiento se utiliza generalmente para seleccionar realmente el tamaño. Tenga en cuenta que hay una cierta flexibilidad en el dimensionamiento de selección. Si un tipo requerido de la bomba no está disponible en el tamaño requerido, a continuación, dos o más bombas más pequeñas pueden ser asociado a proporcionar la capacidad necesaria.

Rango de bombeo. El enfoque anterior es difícil de aplicar en muchas aplicaciones de vacío debido a que la remoción de aire se produce en un amplio rango de niveles de vacío. Dado que la eficiencia volumétrica cambia con el nivel de vacío, no hay una capacidad nominal contra el cual la demanda de aire libre puede ser comparada.

t = VS

In P∗¿P

¿

V es el volumen del sistema.P es la presión inicial (unidades absolutas).P*es la presión final (Unidades absolutas).S es la capacidad en cfm a la presión real en el sistema. t = pulgadas.

Si las capacidades están publicadas en cfm de “aire libre”, como generalmente están, se deben convertir a cfm en presión real, multiplicando por la razón 29.92 / (29.92 –presión manométrica).

Sin embargo, este procedimiento deja abierta la cuestión de hasta qué capacidad S representa. De hecho, sees la capacidad media entre p y p *, un valor no es fácilmente disponible. Capacidades en intervalos de 5 pulgadas de Hg se publican comúnmente, sin embargo, a continuación, es posible aplicar esta ecuación pieza por pieza.

La capacidad abierta se utiliza para el bombeo hacia abajo a 2,5 pulgadas, la capacidad a 5 pulgadas manométricas para p = 2.5 pulgadas Hg manométricas y p* = 7.5 pulgadas Hg manométricas (recuerde estos números deben ser convertidos en unidades absolutas) , y así sucesivamente . El tiempo de bombeo así calculado para una determinada bomba se compara con la requerida por la aplicación para determinar si la bomba tiene la capacidad adecuada.

Nota de advertencia. Los caballos de fuerza y el desplazamiento no deben utilizarse como criterios de dimensionamiento, ya que no proporcionan medidas precisas de la cantidad de aire realmente bombeado a través de la máquina.

Otros Factores de dimensionamiento de bombas.

Después de hacer coincidir el valor requerido de eliminación de aire con las bombas de vacío de capacidades abiertas disponibles, la decisión final puede ser influenciada por uno o más factores.

Efectos del tanque receptor. Si un receptor se utiliza con cualquiera bomba de vacío con control de encendido / apagado, carga / descarga, el tamaño de la bomba generalmente puede ser menor debido a que ( en la mayoría de los casos ) la bomba tendrá más tiempo para evacuar una cantidad dada de aire .

A veces, sin embargo, una bomba que es otra manera era adecuada tomará demasiado tiempo para inicialmente evacuar el receptor. El tiempo requerido puede ser calculado por el método dado como "Tasa de Barrido. " Si este es inaceptable, a continuación, se debe elegir una bomba más grande. (Por supuesto,rara vez tendría mucho sentido el uso de un receptor si se requiere una bomba más grande que lo haríaser innecesario.)

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En algunas aplicaciones intermitentes de servicio, puede ser deseable instalar un tanque receptor extra grande para permitir un período de tiempo más largo de enfriamiento apagado. Pero esto, naturalmente, aumenta el tiempo requerido para el arranque inicial. Si esto es inaceptable, una solución consiste en aumentar la capacidad de la bomba. Así, se reducirá ambos, el tiempo necesario para la evacuación inicial del receptor y la proporción del ciclo de trabajo que la bomba gasta.

Efectos de Ciclo de trabajo Intermitente. Ciclos muy cortos prende / apaga, pueden causar graves problemas. Cuando el vacío es controlado por constantes arranque y paro en el motor de una bomba, puede ser activado el dispositivo de sobrecarga térmica del motor. Esto interrumpirá temporalmente la potencia y el resultado es un paro de la bomba. Si se utiliza un interruptor de vacío / presión para controlar el ciclo de trabajo, el intervalo de tiempo fuera puede ser extendido, ya sea aumentando el volumen del depósito receptor o mediante el aumento del rango entre corte y recorte de la configuración de los interruptores. La porción de prendida el ciclo de trabajo se puede acortar con el aumento de tamaño de la bomba.

En general, las bombas de trabajo pesado pueden operar a máximo vacío continuamente, las bombas de trabajo ligero pueden operar durante periodos prolongados de tiempo.

Cuando se especifica un rango de vacío intermitente de servicio, las restricciones deben ser estrictamente observadas. Los rangos de vacío intermitente de Gast, por ejemplo, se basan en 10 minutos prendida/10 minutos apagada de ciclo de trabajo. El máximo en el período se establece de manera tal que la bomba puede soportar el aumento de temperatura que lo acompaña. Y el período de 10 minutos apagada, asegura suficiente tiempo para enfriar la bomba.

Selección de Potencia del motor.

Una bomba de vacío no le importa la forma en es actuada, por lo tanto la decisión debe basarse en la práctica y la economía.

Después de haber tomado las decisiones de tipo y tamaño, en función del nivel de vacío requerido yvelocidad de flujo, el trabajo de la determinación de la velocidad de funcionamiento correcta y la potencia de motor requerida para actuar la bomba de vacío es relativamente simple. Para bombas de vacío de émbolo, una regla general es que se necesita alrededor de 1 caballo de fuerza por cada 20 pies cúbicos por minuto de aire bombeado.Un factor importante en el proceso de selección es decidir si se desea que la unidad de accionamiento esté montada directamente en la bomba de vacío o instalada como un elemento del sistema por separado. Una tercera alternativa es que el motor puede ser eliminado si la aplicación la proporciona un eje de rotación, un motor de gasolina, o tal vez un motor eléctrico especial que siempre se actuará cuando el bomba de vacío está activada.

Bombas con motor montado. Si una bomba de vacío del tipo y tamaño requerido está disponible con su propia unidad de motor eléctrico montado integralmente, entonces no hay problema de selección de la unidadporque la combinación está diseñado para funcionar como una unidad . La bomba está literalmente construida alrededor del motor.

Por ejemplo, la bomba rotativa de paletas tiene su rotor instalado directamente en el eje del motor, y el resto de la bomba está firmemente anclada a la carcasa del motor. No hay necesidad de placa de base o de montaje para un componente de transmisión de potencia.

Las unidades con motor montado son mucho más compactas y ligeras que las bombas de motor separado. La

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placa en el extremo en los modelos giratorios nuevos se puede quitar fácilmente para exponer las paletas para inspección o reemplazo.

Los únicos problemas en el sistema de accionamiento asociados con una bomba de motor montado son los de suministrar y controlar la potencia eléctrica requerida. Sin embargo, hay una amplia gama de talesmotores de voltaje estándar y especiales disponibles con las bombas que los problemas de abastecimiento son generalmente mínimos. Los problemas de control del motor son similares a los de aplicaciones de la industria de trabajo pesado.

La tabla 9 enumera algunas bombas de vacío representativas montadas con el motor. La potencia del motorse incluye para indicar el rango de requisitos de potencia.

Tabla 9 Disponibilidad de bombas de vacio con motor montado.

Bombas con motor separado. Las bombas con motor separado se pueden conectar a la unidad de accionamiento ya sea por medio de bandas y polea o con un acoplamiento. Cuando se alimenta con las unidades de bandas, las velocidades de operación son infinitamente variable dentro de las limitaciones de diseño.

A diferencia de las unidades con motor montado, en un sistema separado de tracción requiere un manejo adecuado de los dispositivos para generar la velocidad y la potencia requerida según lo establecido por el fabricante de la bomba.

Las bombas de vacío diseñadas para su uso con unidades independientes de tracción suelen estar montadas sobre su base(o pie) sobre una estructura. Los componentes adicionales requeridos para los montajes separados, tales como placas de base y protectores de la correa, por lo general se pueden obtener del fabricante de la bomba.

La tabla 10 enlista algunas representaciones de bombas de vacío con tracción separada. Los requisitos de velocidad y potencia se incluyen, para indicar el tipo de información básica que el diseñador necesita paradesarrollar un efectivo sistema separado de tracción.

Las velocidades nominales catalogadas por los fabricantes de bombas de vacío determinan el rango de remoción de aire. A bajas velocidades de operación, ambas tanto la capacidad y la potencia requerida serán reducidas proporcionalmente. En general, el funcionamiento de las bombas con tracción por separado, a velocidades sustancialmente superiores o inferiores al nominal puede causar problemas. Siempre se debe estar en contacto con el fabricante de la bomba para orientarnos cuando el sistema va a ser operado en otra velocidad que no sea la nominal.

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Tabla 10 Disponibilidad de bombas de vacio con motor separado.

Resumen de los factores de selección de una bomba de vacío.

Estas preguntas básicas deben ser respondidas antes de decidir cuál es la mejor bomba de vacío y más adecuada para una aplicación en particular:

1. ¿Qué grado de vacío se requiere? 2. ¿Qué capacidad de caudal se requiere (pies cúbicos por minuto)?3. ¿Qué requisitos de potencia y velocidad son necesarios para cumplir con los valores de nivel de vacío y caudal?4. ¿Qué motores están disponibles?5. ¿El ciclo de trabajo será continuo o intermitente?6. ¿Cuál es la presión atmosférica en el lugar de trabajo?7. ¿Cuál es la temperatura ambiente?8. ¿Existen limitaciones de espacio?

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