Si alguna vez ha caminado por una planta farmacéutica, una fábrica de semiconductores o una instalación de procesamiento de alimentos, probablemente haya visto las unidades de vacío de tornillo Roots zumbando de fondo: son caballos de batalla para tirar y mantener la baja presión precisa que estas industrias necesitan para funcionar. Como proveedor que trabaja con estas unidades día tras día, he aprendido que incluso si elige un sistema de calidad como nuestra unidad de vacío Roots-Screw, su rendimiento puede variar enormemente dependiendo de cómo lo use, configure y mantenga. Hoy desglosaré los factores clave que vemos que hacen o deshacen estas unidades, directamente desde el campo para ayudarlo a aprovechar al máximo su sistema de vacío.
Primero, comencemos con lo básico para asegurarnos de que estamos en la misma página. Una unidad de vacío de tornillo Roots combina dos componentes principales: un soplador de Roots (que extrae un gran volumen de gas rápidamente) y una bomba de tornillo seco (que comprime ese gas hasta la presión atmosférica). Sin aceite, sin sellos sucios, razón por la cual es popular para industrias limpias: mucho mejor que las bombas selladas con aceite para trabajos sensibles a la contaminación. Si desea profundizar en la bomba en sí, consulte nuestra página de bombas de vacío de tornillo seco, pero hoy hablaremos de la unidad completa, no solo de la bomba.
¿El factor más importante con diferencia? Presión de funcionamiento y carga de gas. No puedo decirle cuántas veces un cliente me ha dicho "mi unidad no aspirará lo suficientemente profundo" solo para darse cuenta de que están tratando de aspirar un gran volumen de aire o gas de proceso para el que la unidad no está dimensionada. Seamos específicos: las unidades de vacío de tornillo Roots funcionan mejor en el rango de vacío medio, generalmente de 1 mbar a 100 mbar. Si utiliza una unidad diseñada para ese rango a presión atmosférica durante todo el día, el soplador Roots se sobrecalentará porque está empujando más gas del que la bomba de tornillo puede manejar. Esto provoca un mayor desgaste de los tornillos y los engranajes del ventilador y, finalmente, un menor rendimiento del vacío con el tiempo.
Luego está la composición del gas. No todos los gases son iguales y eso afecta directamente el rendimiento. Si está bombeando aire seco o nitrógeno, todo será viento en popa: nuestras unidades lo manejan sin problemas. Pero si se trata de vapor de agua, gases corrosivos o polvo de proceso, tenga cuidado. El vapor de agua es muy importante: si se condensa demasiado en la bomba, puede mezclarse con pequeñas cantidades de aceite residual (espera, no, nuestras bombas de tornillo seco no tienen aceite, ¿verdad? Lo malo) se condensa y puede crear una suspensión espesa que engoma las roscas de los tornillos. Los gases corrosivos, como el cloro o el amoníaco, corroen el tornillo y los materiales del soplador con el tiempo, lo que provoca fugas y una menor compresión. El polvo es otro problema: las partículas finas pueden quedar atrapadas entre los rotores de tornillo y la carcasa de la bomba, lo que provoca una fricción que hace que la unidad trabaje más, utilice más energía y reduzca los niveles de vacío. Una vez trabajé con un cliente de procesamiento de alimentos que bombeaba polvo de harina; no tenían un prefiltro en su unidad y, en seis meses, la eficiencia de la bomba de tornillo se redujo en un 30 % debido a la acumulación de residuos de harina. Así que el tipo de gasolina no es sólo un detalle menor: si lo ignoras, afecta el rendimiento.
A continuación, los sistemas de pre y post tratamiento. Esto es lo que la gente suele pasar por alto, pero es fundamental. Como mencioné anteriormente, si está bombeando gasolina húmeda o polvorienta, un buen filtro de entrada o un condensador mantendrá esos contaminantes fuera de la bomba. Si no tiene el tratamiento previo adecuado, está dañando su unidad de vacío Roots-Screw incluso antes de que pueda hacer su trabajo. En el lado de salida, un silenciador de escape y un enfriador de gas del tamaño adecuado ayudarán a que la unidad mantenga la presión diseñada. Recientemente tuvimos un cliente que omitió el enfriador de su unidad que bombeaba gas de proceso caliente; los gases de escape estaban demasiado calientes, lo que elevó la temperatura interna de la bomba, lo que provocó que los rotores se expandieran y frotaran contra la carcasa; su vacío cayó de 5 mbar a 20 mbar en una semana. Esto se puede solucionar, pero sólo si se abordan las brechas previas y posteriores al tratamiento.
Luego están las condiciones de mantenimiento y operación. Esto no es ciencia espacial, pero te sorprendería saber cuántos operadores se saltan las comprobaciones básicas. En el caso de las bombas de tornillo seco, aunque no haya que cambiar aceite, aún es necesario revisar los filtros de entrada y salida con regularidad; los filtros sucios restringen el flujo de gas, lo que hace que la unidad trabaje más y reduzca el vacío. Además, debe asegurarse de que las holguras del rotor estén configuradas correctamente. Con el tiempo, el desgaste puede hacer que los rotores rocen, lo que reduce la eficiencia. Hemos visto a clientes hacer funcionar sus unidades durante años sin verificar las holguras y, cuando las abrimos, los rotores estaban tan desgastados que estaban perdiendo el 20 % del gas bombeado de regreso al sistema. Además, la temperatura ambiente importa mucho. Si su unidad está ubicada en una habitación a 38 °C (100 °F), en lugar de una temperatura fría de 21 °C (70 °F), el gas dentro de la bomba se expande, lo que significa que la unidad no puede generar un vacío tan profundo. La humedad del aire ambiente también aumenta la carga de vapor de agua de la que hablamos antes, por lo que los entornos con mucha humedad también pueden reducir el rendimiento.
La configuración del sistema de control es otro gran problema. La mayoría de las unidades de vacío de tornillo Roots modernas, como nuestros sistemas de bombas de vacío de tornillo PM VFD, utilizan variadores de frecuencia (VFD) para ajustar la velocidad según la demanda. Si el VFD no está programado correctamente, está desperdiciando energía o perjudicando el rendimiento. Por ejemplo, si configura el VFD para que funcione a máxima velocidad incluso cuando solo necesita una carga baja de gas, trabajará demasiado el soplador, lo que provocará un desgaste innecesario. Por otro lado, si limita la velocidad demasiado baja, la unidad no puede generar el vacío requerido. Teníamos un cliente de semiconductores que configuró su VFD a una velocidad fija en lugar de dejar que se ajustara según la presión; una vez que modificamos la configuración para que solo funcionara a velocidades más altas cuando la presión cayera, su uso de energía se redujo en un 25 % y su rendimiento de vacío se mantuvo constante. Ése es el tipo de pequeño ajuste que marca una gran diferencia.
Espera, también debo mencionar el diseño montado sobre patines: algunas unidades se empaquetan como un solo patín, con todas las piezas preensambladas, mientras que otras se construyen pieza por pieza en el campo. Si opta por un patín mal ensamblado, puede provocar fugas en la tubería entre el soplador Roots y la bomba de tornillo. Incluso una pequeña fuga (como 1 sccm de aire) puede alterar el nivel de vacío, especialmente si está funcionando en el rango de vacío medio profundo. Es por eso que siempre recomendamos una unidad de vacío de paletas montada sobre patines (espera, no, las paletas son diferentes de nuestro Roots-Screw, pero el montaje sobre patines tiene sus ventajas). Lo siento, corrijamos eso: para pruebas consistentes de tuberías y fugas, las unidades de patines preensambladas son mucho más confiables. Probamos cada unidad de vacío Roots-Screw montada sobre patines antes de que salga de nuestras instalaciones, para que usted no tenga que preocuparse de revisar cada unión de tuberías en su planta. Esta es una gran ventaja para la consistencia del rendimiento desde el primer momento.
La selección del material es otro factor que se relaciona con el tipo de gas y la durabilidad. Nuestras unidades de vacío Roots-Screw utilizan materiales resistentes a la corrosión para los tornillos y la carcasa, pero si tiene una aplicación personalizada con gases realmente agresivos, es posible que necesite actualizar a algo como Hastelloy en lugar del hierro fundido estándar. He visto a clientes intentar hacer pasar gas corrosivo a través de una unidad estándar, y en tres meses, la carcasa tenía fugas que hicieron que el vacío cayera; terminaron teniendo que reemplazar toda la bomba porque se saltaron la actualización del material por adelantado. Es un pequeño costo adicional al principio, pero mucho más económico que las reparaciones de emergencia posteriores.
Hablemos muy rápidamente sobre cómo se suman estos factores. Tomemos como ejemplo un cliente de la industria farmacéutica: necesitan liofilizar (liofilizar) vacunas, lo que requiere un vacío constante de 0,5 mbar. Dijeron el tamaño correcto de su unidad, pero bombearon mucho vapor de agua, omitieron el condensador, hicieron funcionar la unidad en una habitación caliente y no revisaron los filtros. Al cabo de cuatro meses, su vacío era de 2 mbar, lo que arruinaba la calidad del lote. Trabajamos con ellos para agregar un condensador, instalar un filtro mejor, reubicar la unidad en una parte más fría de la planta y ajustar la configuración de VFD. Una vez hecho esto, su vacío volvió a 0,45 mbar, su uso de energía disminuyó y el desperdicio de lotes se redujo en un 15 %. Ése es el tipo de impacto que pueden tener estos factores: pequeños cambios conducen a grandes resultados.
Entonces, ¿cuál es la conclusión aquí? Si desea que su unidad de vacío Roots-Screw funcione al máximo, debe obtener el tamaño adecuado para su presión y carga de gas, combinar los materiales con la composición de su gas, agregar sistemas de pre y post tratamiento, cumplir con un programa de mantenimiento regular, configurar su sistema de control correctamente y considerar un diseño montado sobre patines previamente probado para evitar fugas en las tuberías. Cada parte de ese proceso afecta qué tan bien funciona la unidad, cuánto dura y qué tan consistente es el vacío final.
Al fin y al cabo, el objetivo es conseguir un vacío fiable sin tiempos de inactividad inesperados. Si está buscando una unidad de vacío de tornillo Roots, o si su unidad actual no funciona como antes, nuestro equipo puede ayudarlo a dimensionarla correctamente, personalizarla para su aplicación e incluso guiarlo a través de las mejores prácticas de mantenimiento. No solo vendemos bombas de vacío: trabajamos con usted para asegurarnos de que su sistema de vacío funcione para sus necesidades específicas.
Referencias:
- "Tecnología de vacío: principios y práctica", tercera edición, Elsevier, 2019.
- "Manual de sistemas de bombas de vacío industriales", McGraw-Hill, 2021.
- "Bombas de vacío secas: diseño, operación y mantenimiento", Vacuum Technology Journal, vol. 58, N° 2, 2020, págs. 45-52.
- Asociación de Fabricantes de Equipos de Vacío Industriales (IVEMA), "Mejores prácticas para el rendimiento de las unidades de vacío de tornillo Roots", 2022.
