Cómo elegir entre bombas de paletas sin aceite y bombas selladas por aceite con el mismo caudal de bombeo: los límites de DPL-V15L/V25L/V40L

El tramo de caudal de bombeo de 15 a 40 m³/h es uno de los más discutidos en las reuniones de selección. En el mismo tramo hay tres estructuras: paletas sin aceite (DPL-V15L/V25L/V40L), sellada por aceite de una etapa (V0025A/V0040A) y sellada por aceite de dos etapas (DPL-2V18/2V28). Los caudales nominales de bombeo se solapan casi por completo, pero el trabajo que pueden realizar difiere en dos o tres órdenes de magnitud. A continuación se ordenan los parámetros y se delimitan los límites con dos ejemplos de cálculo que el lector puede sustituir por sus propios datos: uno de tiempo de evacuación y otro de tasa de fuga.

1. Los parámetros de siete bombas en una tabla

Modelo	Estructura	Caudal de bombeo 50/60Hz (m³/h)	Vacío límite	Potencia	Entrada de aspiración	Peso	Ruido
DPL-V15L	Paletas sin aceite	15 / 19	Vacío nominal 90 mbar	0.35 kW	G3/4″	Aprox. 22.4 kg	61 dB(A)
DPL-V25L	Paletas sin aceite	25 / 30	Vacío nominal 90 mbar	0.75 kW	G3/4″	Aprox. 26 kg	62 dB(A)
DPL-V40L	Paletas sin aceite	40 / 48	Vacío nominal 90 mbar	1.5 kW	G3/4″	Aprox. 38.5 kg	67 dB(A)
V0025A	Sellada por aceite de una etapa	20 / 26	0.5 mbar (con lastre de gas cerrado)	0.75 kW	G3/4″	20 kg	62 dB
V0040A	Sellada por aceite de una etapa	40 / 48	0.1 mbar (con lastre de gas cerrado)	1.5 kW	G1 1/4″	43 kg	62 dB
DPL-2V18	Sellada por aceite de dos etapas	17 / 20.4	1×10⁻³ mbar (con lastre de gas cerrado)	0.55 kW	NW25	39 kg	57 dB(A)
DPL-2V28	Sellada por aceite de dos etapas	27.5 / 33	1×10⁻³ mbar (con lastre de gas cerrado)	0.75 kW	NW25	44 kg	57 dB(A)

En esta tabla hay dos puntos contraintuitivos. Primero, sin aceite no equivale a más silenciosa: 2V18 y 2V28 declaran 57 dB(A), inferior a 61 dB(A) de V15L y 67 dB(A) de V40L; en dos etapas en serie, cada etapa tiene una relación de compresión menor y la pulsación del flujo es más uniforme. Segundo, la potencia no representa el caudal de bombeo: V15L con 0.35 kW alcanza 15 m³/h, V0025A con 0.75 kW solo alcanza 20 m³/h; la bomba sin aceite no tiene pérdidas por cizallamiento de la película de aceite, pero a cambio cede en grado de vacío.

2. Criterio uno: la banda de presión de trabajo decide qué bomba es apta

El primer paso de la selección no es calcular el caudal de bombeo, sino delimitar la banda de presión. El vacío límite de la bomba decide si puede entrar en una banda de presión determinada; el caudal de bombeo solo decide la rapidez con la que trabaja dentro de ella.

Banda de vacío grueso (de varios cientos de mbar a presión atmosférica): sujeción por vacío, toma de gas, encuadernación y plegado, laminación, conformado de envases. Para este trabajo están diseñadas DPL-V15L/V25L/V40L; los puestos de trabajo habituales indicados en la página del producto son máquina de fijación de chip, máquina de montaje superficial, robot, máquina de exposición, laminadora, encuadernadora, plegadora y máquina de encolado de papel.
Banda de bajo vacío (0.5 a 90 mbar): intervalo de las selladas por aceite de una etapa. V0025A con lastre de gas cerrado 0.5 mbar; V0040A parte de 0.1 mbar y, con lastre de gas abierto, baja a 0.5 mbar; se usa para evacuar pequeñas cantidades de gases condensables.
Banda previa de alto vacío (por debajo de 0.1 mbar): selladas por aceite de dos etapas 2V18/2V28 con lastre de gas cerrado 1×10⁻³ mbar; más abajo están 2V80/2V275 con 4×10⁻⁴~5×10⁻⁴ mbar, o dos etapas en serie con Roots (véase Roots de la serie LC).

Entre 90 mbar y 1×10⁻³ mbar hay cinco órdenes de magnitud. Una vez que la banda de presión de trabajo cae por debajo de 90 mbar, la serie L no puede entrar por mucho que se aumente el caudal de bombeo; con este punto, no hace falta seguir con los cálculos posteriores.

3. Criterio dos: la limpieza deja fuera a las bombas selladas por aceite

La serie L es sin aceite: no hay niebla de aceite ni retorno de aceite al detenerse. Las bombas selladas por aceite tienen riesgo de aspiración de aceite en el instante de parada; los puestos de ensamblaje electrónico, montaje superficial, fijación de chip, alimentación y farmacia no pueden aceptar ese riesgo y solo pueden elegir la serie L, a cambio de renunciar a la banda de presión por debajo de 90 mbar. Es una restricción rígida, independiente del precio, del caudal de bombeo y del volumen.

En cambio, los medios que puede evacuar la serie L se limitan a aire limpio y otros gases secos, no tóxicos, no corrosivos y no inflamables ni explosivos. En condiciones con polvo o vapor de agua, las bombas selladas por aceite disponen de lastre de gas (V0040A con lastre de gas abierto 0.5 mbar) y pueden tratar pequeñas cantidades de vapor de agua; la serie L sin aceite no tiene este recurso, por lo que hay que añadir filtración o condensación antes de la entrada.

4. Ejemplo de cálculo uno: cuánto tarda en evacuar un utillaje de 60 L hasta 300 mbar

Estimación isotérmica: t = (V ÷ S) × ln(p1 ÷ p2), donde V es el volumen, S el caudal de bombeo efectivo y p1, p2 las presiones inicial y objetivo.

Tómese el volumen de la cavidad del utillaje de vacío más la tubería, V = 60 L, y evacúese desde presión atmosférica 1013 mbar hasta 300 mbar:

ln(1013 ÷ 300) = ln 3.377 = 1.217

Cálculo según el caudal de bombeo nominal (optimista)

DPL-V25L: S = 25 m³/h = 25 000 L/h = 6.94 L/s, t = (60 ÷ 6.94) × 1.217 = 8.65 × 1.217 = 10.5 s
DPL-V15L: S = 15 m³/h = 4.17 L/s, t = (60 ÷ 4.17) × 1.217 = 14.4 × 1.217 = 17.5 s
DPL-V40L: S = 40 m³/h = 11.11 L/s, t = (60 ÷ 11.11) × 1.217 = 5.40 × 1.217 = 6.6 s

Cálculo según el caudal de bombeo efectivo (utilizable para fijar el tiempo de ciclo)

El caudal de bombeo nominal es el valor en la entrada de la bomba. Las pérdidas a lo largo de la tubería, los conectores G3/4″, las electroválvulas y las fugas en la superficie de contacto entre ventosas y pieza reducen el caudal de bombeo efectivo que llega a la cavidad del utillaje. En la banda de vacío grueso, las pérdidas de conductancia suelen ser poco notables; aplicar un factor del sesenta por ciento es prudente:

V25L: 4.17 L/s → t = (60 ÷ 4.17) × 1.217 = 17.5 s
V15L: 2.50 L/s → t = (60 ÷ 2.50) × 1.217 = 29.2 s
V40L: 6.67 L/s → t = (60 ÷ 6.67) × 1.217 = 10.9 s

Si el tiempo de ciclo exige establecer 300 mbar en 12 s: V15L se queda a más del doble, V25L se queda 5.5 s por encima y V40L queda justo en el límite. En este punto, antes de pensar en cambiar a una bomba mayor, reduzcase el volumen de 60 L a 40 L (acortar la manguera, eliminar el depósito amortiguador intermedio y acercar el conjunto de válvulas al utillaje); el tiempo de evacuación de V25L pasa a (40 ÷ 4.17) × 1.217 = 11.7 s, con lo que cumple.

El volumen del utillaje es la primera variable; la bomba es la segunda. Reducir demasiado el diámetro interior de la tubería eleva la resistencia al flujo; en la banda de vacío grueso el efecto es limitado, pero no se debe reducir el diámetro dos tallas por debajo de la conexión de la bomba.

5. Ejemplo de cálculo dos: con la misma tasa de fuga, cuánto difiere el margen entre dos bombas

Un circuito de gas no puede ser perfectamente estanco. Cuantifíquese con el método de subida de presión estática: cerrar la válvula de entrada y registrar la subida de presión.

Q = V × Δp ÷ Δt

Tómese V = 60 L; tras cerrar la válvula, en 300 s la presión sube de 300 mbar a 316 mbar, Δp = 16 mbar:

Q = 60 × 16 ÷ 300 = 3.2 mbar·L/s (expresado en Pa·m³/s: 0.32 Pa·m³/s)

Véase ahora qué tasa de fuga puede absorber la bomba: la capacidad de evacuación de la bomba a una presión dada es Q = p × S.

V25L a 300 mbar: Q = 300 × 4.17 = 1251 mbar·L/s. La tasa de fuga solo representa 3.2 ÷ 1251 = 0.26%; la presión se mantiene estable y el punto de trabajo apenas se desplaza.
2V18 a 1 mbar: S = 17 m³/h = 4.72 L/s, Q = 1 × 4.72 = 4.72 mbar·L/s. La fuga representa el 68%; la presión de equilibrio es p = Qfuga ÷ S = 3.2 ÷ 4.72 = 0.68 mbar; esta bomba, en este circuito, ni siquiera alcanza 1 mbar, y mucho menos el 1×10⁻³ mbar de la placa de características.

Para llevar la 2V18 a 1×10⁻³ mbar, la tasa de fuga admisible debe bajar por debajo de 1×10⁻³ × 4.72 = 4.7×10⁻⁴ mbar·L/s, es decir, 680 veces menos que 3.2.

Esas 680 veces explican el origen del tipo de conexión: un circuito con rosca G3/4″ y manguera de acero trenzado solo puede equiparse con la serie L; en cuanto se requiera entrar por debajo de 1 mbar, deben usarse bridas NW25, tubo metálico, soldadura integral o sellado metálico, y realizar prueba de fugas. Primero se elige la bomba según la banda de presión y después se define el nivel de la tubería en función de la bomba; invertir el orden lleva a rehacer el trabajo.

6. Criterio tres: ruido, peso, alimentación eléctrica y mantenimiento

Ruido: en equipos automatizados instalados en el interior, prever aislamiento acústico y distancia al puesto de operación según los 67 dB(A) de la V40L; los 57 dB(A) de 2V18/2V28 son más silenciosos con el mismo caudal de bombeo; si el ruido es el factor principal, la de dos etapas resulta ventajosa.
Peso: V15L aprox. 22.4 kg, V25L aprox. 26 kg, V40L aprox. 38.5 kg, frente a 39 kg de 2V18 y 44 kg de 2V28. En montaje sobre robot móvil, puestos de izado o instalación en la parte superior del equipo, la diferencia de peso pasa directamente a los elementos estructurales.
Alimentación eléctrica: serie L 220–240V o 380–450V, monofásica o trifásica; V0025A monofásica 220/240V (puede ser trifásica), V0040A en adelante trifásica; 2V18/2V28 monofásica 220V o trifásica 380V. Si en el sitio no hay corriente trifásica y solo hay una carga pequeña de 0.35 kW, la V15L evita transformador y variador de frecuencia.
Mantenimiento: las bombas selladas por aceite requieren cambio de aceite y filtro de escape; cantidades de aceite: V0025A 0.75 L, V0040A 1.5 L, 2V18 0.75–1.05 L, 2V28 1.2–1.5 L; la serie L sin aceite no cambia aceite, pero las paletas siguen siendo piezas de desgaste y deben revisarse según las horas de funcionamiento y las condiciones de polvo.
60Hz: la serie L a 60Hz ofrece 19/30/48 m³/h; antes de pedir la versión de 60Hz, confírmelo; algunos modelos no son aptos para regiones de 60Hz, por lo que antes de pedir debe verificarse el modelo con el fabricante.

7. La selección sigue este orden

Delimitar la banda de presión: ¿la presión de trabajo puede situarse por encima de 90 mbar? Si sí, la serie L entra como candidata; si no, pasar directamente a la de una etapa (0.1~0.5 mbar) o a la de dos etapas (1×10⁻³ mbar).
Calcular volumen y tiempo de ciclo: usar t = (V ÷ S) × ln(p1 ÷ p2), tomando S como el sesenta por ciento del valor nominal. Primero reducir el volumen del utillaje; después plantearse cambiar el modelo de bomba.
Verificar la tasa de fuga: determinar Q con el método de subida de presión, compararlo con p × S y comprobar si el margen supera un orden de magnitud. Si el margen es insuficiente, corregir primero el circuito de gas; no forzar con una bomba de mayor tamaño.

Una vez fijados esos tres valores, el modelo queda prácticamente determinado. A la inversa, si solo se pregunta “cuántos litros por minuto”, lo más probable es que haya que rehacer el trabajo después. El tiempo de evacuación puede calcularse primero de forma aproximada con Estimación del tiempo de evacuación; los detalles del circuito y las conexiones están en Preguntas frecuentes; para una comparación general según requisitos de limpieza, condiciones de mantenimiento y medio, véase Cómo elegir entre bombas de paletas sin aceite y bombas de paletas selladas por aceite.

Preguntas frecuentes

P: ¿En qué se diferencian los 90 mbar de la DPL-V15L y los 1×10⁻³ mbar de la 2V18? R: En cinco órdenes de magnitud. Los 90 mbar pertenecen a la banda de vacío grueso y se usan para sujeción por vacío, toma de gas y conformado de envases; la 2V18, con lastre de gas cerrado, alcanza 1×10⁻³ mbar y puede emplearse en procesos de bajo vacío o como etapa previa de alto vacío. Al ser distintas bandas de presión, no son intercambiables aunque el caudal de bombeo sea parecido.
P: ¿Pueden intercambiarse directamente la V25L y la V0025A, de caudal de bombeo similar? R: No es posible. La V25L es de estructura sin aceite y vacío nominal 90 mbar; la V0025A es sellada por aceite de una etapa y vacío límite 0.5 mbar, pero el bombeo arrastra niebla de aceite y al detenerse hay riesgo de retorno de aceite. En puestos limpios solo puede elegirse sin aceite; en la banda de bajo vacío solo puede elegirse sellada por aceite.
P: ¿Cuánto tarda un utillaje de 60 L en evacuarse desde presión atmosférica hasta 300 mbar? R: Según t = (V ÷ S) × ln(p1 ÷ p2), un volumen de 60 L con la V25L y caudal nominal de 6.94 L/s tarda 10.5 s; con el caudal efectivo al sesenta por ciento, 17.5 s. Para fijar el tiempo de ciclo, tómese 17.5 s en lugar de 10.5 s.
P: Si el circuito de sujeción usa manguera, ¿se considera que la tasa de fuga está fuera de límite? R: Un volumen de 60 L con una subida de presión de 16 mbar en 300 s equivale a 3.2 mbar·L/s; para la V25L a 300 mbar solo representa el 0.26% de su capacidad, por lo que es aceptable; la misma tasa de fuga haría que la 2V18 se quedara en 0.68 mbar, así que para entrar por debajo de 1 mbar debe cambiarse a tubería metálica con bridas.
P: ¿Por qué el ruido de una bomba sin aceite no es necesariamente inferior al de una sellada por aceite? R: En los valores nominales medidos de este tramo, la 2V18/2V28 declara 57 dB(A); la V15L, 61; la V25L, 62; la V40L, 67 dB(A). En dos etapas en serie, cada etapa tiene una relación de compresión menor y la pulsación del flujo es más uniforme, por lo que el ruido resulta inferior; la bomba sin aceite ahorra niebla de aceite y cambios de aceite, no potencia acústica.