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Una bomba de anillo líquido es una bomba de gas rotativa de desplazamiento positivo , en la que el líquido, bajo la fuerza centrífuga, actúa como sello .
Descripción de la operación
Las bombas de anillo líquido se utilizan normalmente como bombas de vacío , pero también pueden utilizarse como compresores de gas . El funcionamiento de una bomba de anillo líquido es similar al de una bomba de paletas rotativas , con la diferencia de que las paletas son una parte rígida del rotor y agitan un anillo giratorio de líquido para formar el sello de la cámara de compresión. Tienen un diseño intrínsecamente de baja fricción, siendo el rotor la única parte móvil. La fricción por deslizamiento se limita a los sellos del eje. [ 1 ] Las bombas de anillo líquido suelen ser accionadas por un motor de inducción .
La bomba de anillo líquido comprime el gas mediante la rotación de un impulsor con álabes , ubicado excéntricamente dentro de una carcasa cilíndrica. El líquido (generalmente agua) se introduce en la bomba y, por aceleración centrífuga, forma un anillo cilíndrico móvil contra la pared interior de la carcasa. Este anillo líquido crea una serie de sellos en los espacios entre los álabes del impulsor, que forman cámaras de compresión. La excentricidad entre el eje de rotación del impulsor y el eje geométrico de la carcasa produce una variación cíclica del volumen encerrado por los álabes y el anillo.
Un gas (generalmente aire) es aspirado hacia la bomba a través de un orificio de entrada en el lateral de la carcasa. El gas queda atrapado en las cámaras de compresión formadas por las paletas del impulsor y el anillo líquido. La reducción de volumen causada por la rotación del impulsor comprime el gas, que sale por el orificio de descarga en el lateral de la carcasa.
El gas comprimido a la salida de la bomba contiene una pequeña cantidad de fluido de trabajo, que normalmente se elimina en un separador de vapor-líquido .
Historia
Las primeras bombas de anillo líquido datan de 1903, cuando se concedió una patente en Alemania a Siemens-Schuckert . La patente estadounidense 1.091.529, para bombas de vacío y compresores de anillo líquido, fue concedida a Lewis H. Nash en 1914. [ 2 ] Fueron fabricadas por Nash Engineering Company en Norwalk, Connecticut, EE. UU. Casi al mismo tiempo, en Austria, se concedió la patente 69274 a Siemens-Schuckertwerke para una bomba de vacío de anillo líquido similar.
Aplicaciones
Estas bombas, sencillas pero muy fiables, tienen diversas aplicaciones industriales. Se utilizan para mantener el vacío del condensador en grandes grupos electrógenos de turbina de vapor, eliminando los gases no condensables, donde los niveles de vacío suelen ser de 30 a 50 mbar. En las máquinas de papel, se emplean para deshidratar la pulpa y extraer el agua de los fieltros de prensa. Otra aplicación es el termoformado al vacío de productos de pulpa de papel moldeada ( cajas de huevos y otros envases). Otras aplicaciones incluyen la remediación de suelos, donde se extrae agua subterránea contaminada de pozos mediante vacío. En el refinado de petróleo, la destilación al vacío también utiliza bombas de vacío de anillo líquido para proporcionar el vacío necesario para el proceso. En la industria de la extrusión de plásticos, se emplean para la desgasificación . Los compresores de anillo líquido se utilizan a menudo en sistemas de recuperación de vapores .
Diseño
De una o varias etapas
Los sistemas de anillo líquido pueden ser de una o varias etapas. Normalmente, una bomba multietapa cuenta con hasta dos etapas de compresión en cascada sobre un eje común. En aplicaciones de vacío, la reducción de presión alcanzable está limitada por la presión de vapor del líquido del anillo. A medida que el vacío generado se aproxima a la presión de vapor del líquido del anillo, el creciente volumen de vapor liberado disminuye la capacidad de vacío restante. La eficiencia del sistema disminuye al aproximarse a este límite.
Las bombas de vacío de una sola etapa suelen generar un vacío de hasta 35 torr (mm Hg) o 47 milibares (4,7 kPa) , mientras que las de dos etapas pueden alcanzar los 25 torr, siempre que se bombee aire y el líquido del anillo sea agua a 15 °C (59 °F) o menos. El aire seco y una temperatura del agua del sellador de 15 °C constituyen la base de rendimiento estándar que la mayoría de los fabricantes utilizan para sus curvas de rendimiento.
Recirculación del líquido del anillo
Parte del líquido del anillo también se arrastra con la corriente de descarga gaseosa. Este líquido se separa de la corriente de gas mediante otros equipos externos a la bomba. En algunos sistemas, el líquido del anillo descargado se enfría mediante un intercambiador de calor o una torre de enfriamiento y luego se recircula a la carcasa de la bomba. En algunos sistemas de recirculación, los contaminantes del gas quedan atrapados en el líquido del anillo, según la configuración del sistema. Estos contaminantes se concentran a medida que el líquido continúa recirculando y, con el tiempo, podrían dañar la bomba y reducir su vida útil. En este caso, se requieren sistemas de filtración para garantizar que la contaminación se mantenga en niveles aceptables.
En los sistemas sin recirculación, el líquido caliente descargado (generalmente agua) se trata como un residuo. En este caso, se utiliza agua fría para compensar la pérdida. Las consideraciones ambientales están haciendo que este tipo de sistemas de un solo paso sean cada vez menos comunes.
Selección de líquidos
Las bombas de vacío de anillo líquido pueden utilizar cualquier líquido compatible con el proceso como sellador, siempre que posea las propiedades de presión de vapor adecuadas. Si bien el sellador más común es el agua, se puede utilizar prácticamente cualquier líquido. El segundo sellador más común es el aceite. Dado que el aceite tiene una presión de vapor muy baja, las bombas de vacío de anillo líquido selladas con aceite suelen refrigerarse por aire. Para aplicaciones con cloro seco, se utiliza ácido sulfúrico concentrado como sellador.
La capacidad de utilizar cualquier líquido hace que la bomba de vacío de anillo líquido sea ideal para la recuperación de disolventes (vapores). Por ejemplo, si un proceso como la destilación o un secador al vacío genera vapores de tolueno , es posible utilizar tolueno líquido como sellador, siempre que el agua de refrigeración esté lo suficientemente fría como para mantener la presión de vapor del líquido sellador lo suficientemente baja como para generar el vacío deseado. [ 3 ]
Los líquidos iónicos en las bombas de vacío de anillo líquido pueden reducir la presión de vacío de aproximadamente 70 mbar a menos de 1 mbar. [ 4 ]
Referencias
- ↑ "Tecnología de bomba de vacío de anillo líquido" . Gardner Denver . Consultado el 24 de diciembre de 2022 .
- ↑ google.com
- ↑ "Sistemas de bombas de vacío de anillo líquido sellados con solvente" .
- ↑ basionics.com Archivado el 1 de septiembre de 2009 en Wayback Machine Líquidos iónicos: materiales diseñables para fluidos de alto rendimiento.
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