La selección de la bomba de vacío para una línea de envasado al vacío de alimentos no se puede cerrar solo mirando la placa de la máquina, donde pone «equipada con una bomba de 20 m³/h». Para una misma cámara, si se evacua hasta 40 mbar o hasta 5 mbar, si el ciclo es de 12 s o de 25 s, y si se aspira aire o alimentos cocinados con líquido, el modelo seleccionado puede diferir en dos tallas. Si se calculan en orden los cuatro puntos —vacío de trabajo, velocidad de bombeo y ciclo, medio aspirado y modo de operación—, la selección se reduce básicamente a tres o cuatro opciones.
1. Vacío de trabajo: primero hable de presión medida respecto al vacío, no use «cuántos kilos» de forma oral
El paso donde más se producen errores entre compras y técnica es tomar la presión manométrica como si fuera presión medida respecto al vacío. Cuando la cámara se evacua hasta −960 mbar manométricos, la presión real medida respecto al vacío es 53 mbar; si la misma frase se dice como «evacuar hasta 40 mbar», la presión manométrica correspondiente es −973 mbar. Una diferencia de 13 mbar cambia por completo los requisitos de la bomba.
El intervalo habitual en envasado de alimentos es de 30～50 mbar medidos respecto al vacío. Para materiales con humedad como alimentos cocinados, guisos y platos preparados, trabajando por debajo de 50 mbar, la tasa de oxígeno residual se puede mantener fácilmente por debajo del 2%. Para este orden de magnitud basta una bomba de vacío rotativa de paletas sellada en aceite de una etapa: V0040A a V0100 tienen un vacío límite de 0.1 mbar con el lastre de gas cerrado, y V0155 de 0.3 mbar; el punto de trabajo real está dos órdenes de magnitud por encima del vacío límite, por lo que la velocidad de bombeo es prácticamente el valor nominal.
Hay que tener en cuenta el vacío límite junto con la temperatura del material. A 40 ℃, la presión de vapor saturado del agua es de aproximadamente 74 mbar; en cuanto la cámara se evacua por debajo de 40 mbar, la humedad de la superficie del material empieza a hervir y la bomba ya no aspira aire, sino vapor de agua. Esto determina cómo elegir el tercer punto.
2. Velocidad de bombeo y ciclo: deducir a partir del volumen de la cámara y el tiempo
El tiempo de evacuación se estima con t = V / S × ln(P₁/P₂), usando para V el volumen de la cámara más el aire de las bolsas convertido a volumen, y para P₁ 1013 mbar. La S calculada se multiplica por un margen de 1.3; ese es el caudal de bombeo efectivo necesario. El caudal efectivo también debe combinarse con la conductancia de la tubería: S_efectiva = 1 / (1/S_bomba + 1/C_tubería), donde C es la conductancia equivalente del tubo más los codos y válvulas.
Tomemos como ejemplo una envasadora al vacío de doble cámara: volumen efectivo por cámara 60 L, objetivo 40 mbar, cámaras alternas y ciclo de 10 veces/min, con una ventana de evacuación de aproximadamente 12 s por cámara.
Primero se calcula la velocidad de bombeo efectiva necesaria: S = 0.06 / 12 × ln(1013/40) = 0.0162 m³/s ≈ 58 m³/h; multiplicando por 1.3 se obtienen 76 m³/h.
Ahora veamos la tubería. Supongamos una conductancia equivalente de 80 m³/h para un tubo corto DN32:
| Configuración | Velocidad de bombeo de la bomba | Conductancia de la tubería | Velocidad de bombeo efectiva | Tiempo necesario para llegar a 40 mbar |
|---|---|---|---|---|
| V0063 + DN32 | 63 m³/h | 80 m³/h | 35.2 m³/h | 19.8 s |
| V0100 + DN32 | 100 m³/h | 80 m³/h | 44.4 m³/h | 15.7 s |
| V0063 + DN40 | 63 m³/h | 150 m³/h | 44.4 m³/h | 15.7 s |
| V0100 + DN40 | 100 m³/h | 150 m³/h | 60.0 m³/h | 11.6 s |
La comparación de las dos últimas filas es clave para esta línea: cambiar la bomba y cambiar la tubería dan el mismo resultado de 44.4 m³/h. La tubería DN32 absorbe el 56% de los 100 m³/h de la V0100; la potencia adicional se consume en el tubo. Primero hay que calcular bien el diámetro de la tubería y después hablar del tamaño de la bomba.
3. Medio aspirado: 1 L de agua a 40 mbar son 36 m³ de gas
En condiciones normales de temperatura y presión, 1 L de agua vaporizada ocupa aproximadamente 1.2 m³; a 40 mbar y 40 ℃, el mismo 1 kg de vapor de agua ocupa 36 m³. Una bolsa de guiso que arrastra 5 mL de agua equivale a introducir 0.18 m³ de vapor de agua en la bomba, mientras que todo el aire de la línea en una hora solo suma unos pocos cientos de metros cúbicos. En materiales con líquido, la carga de evacuación proviene principalmente del agua, no del aire.
Hay dos medidas correspondientes:
Primero, abrir el lastre de gas. El lastre introduce aire seco en la cámara de compresión; la presión parcial de vapor de agua no alcanza el punto de saturación y se expulsa, por lo que el aceite de la bomba no se emulsiona con facilidad. El costo es una caída del 15%～30% en la velocidad de bombeo y un vacío límite peor (V0155 pasa de 0.3 mbar a 0.5 mbar). Si se calcula con una caída del 20%, la V0100 en una tubería DN40 solo deja 80 m³/h de velocidad de bombeo efectiva, y llegar a 40 mbar requiere 13.4 s; un ciclo de 12 s ya no se sostiene, por lo que solo la V0155 (150 m³/h) deja margen.
Segundo, añadir filtración y recogida de agua. Instalar un filtro en el lado de aspiración para retener restos y polvo; usar en el conjunto una estructura de depósito superior e inferior, con el superior como amortiguación y el inferior para recoger agua y purgar, evitando que el líquido entre directamente en la cámara de la bomba. En líneas con alta proporción de material húmedo, esta medida es más útil que aumentar una talla la bomba.
4. Modo de operación y limpieza: en líneas continuas, configurar una bomba en servicio y otra de reserva
En una línea de dos turnos sin paradas intermedias, cada parada de la bomba es una parada de toda la línea. Configurar un conjunto con dos bombas en paralelo, una en servicio y otra de reserva, con conmutación automática cuando la presión baja del valor ajustado, es una práctica habitual en plantas de alimentos. Si se trabaja a tres turnos continuos, también hay que revisar los límites de funcionamiento continuo de la bomba; la ficha de la V0100 indica que, en funcionamiento continuo, la presión de trabajo debe ser inferior a −300 mbar manométricos, con temperatura ambiente de 0～35 ℃, por lo que la sala de bombas debe ventilarse en verano.
En líneas de producción intermitente y con pocos turnos, basta una bomba más un depósito amortiguador; el volumen del depósito se calcula según el consumo punta y la caída de presión admisible.
El entorno de limpieza marca otra frontera: en puestos como ventosas de vacío, apertura de bolsas y evacuación gruesa antes del envasado en atmósfera modificada, que solo llegan al orden de 100 mbar, se pueden usar bombas sin aceite; la V16 tiene una velocidad de bombeo de 16 m³/h, vacío límite de 100 mbar y 0.38 kW, y el escape no lleva niebla de aceite. Si se necesita sin aceite y un caudal grande, la ZS150 tiene una velocidad de bombeo de 140 m³/h y vacío límite de 60 mbar. Pero en los puestos de envasado real donde la cámara debe llegar por debajo de 40 mbar, la bomba rotativa de paletas sellada en aceite sigue siendo la opción principal; el vacío límite de 60 mbar de la bomba de garra seca no llega a ese punto.
Exportación y 60Hz
Antes de comunicar todo el conjunto de parámetros, confirmar dos cosas: la tensión y la frecuencia en sitio. A 60Hz, la velocidad de bombeo de V0040A a V0100 es aproximadamente 20% mayor y el ciclo se acelera, pero algunos modelos no son adecuados para regiones de 60Hz; antes de hacer el pedido hay que confirmar la configuración con el fabricante. El conjunto de bomba de vacío puede suministrarse completo según las condiciones de trabajo, con bomba, depósito amortiguador, filtración y control; las conexiones y los enclavamientos se definen según la tubería en sitio.
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