El malentendido más frecuente en las reuniones de selección consiste en tomar el vacío límite como «lo bajo que esta bomba puede llevar la cámara». La diferencia entre vacío límite y vacío de trabajo se reduce, en definitiva, a que un valor se mide en la boca de la bomba sin carga y el otro se mide en el recipiente con carga. La misma V0100, con 0.1 mbar en la hoja de especificaciones, conectada a una cámara con una tubería de tres metros, dos codos y una pequeña fuga en la superficie de sellado, puede estabilizarse a una presión de 0.4 a 0.5 mbar; al abrir el gas de proceso, posiblemente más alta. La bomba no está averiada; la cuenta está mal hecha.
1. Las condiciones de medición de los dos valores no son lo mismo
Vacío límite (en la hoja de especificaciones también aparece como presión límite): valor al que, con la bomba cargada de aceite según lo previsto, el lastre de gas cerrado y la entrada de aspiración cerrada, tras funcionar hasta que la temperatura del aceite se estabiliza, la presión de entrada deja de descender y se estabiliza de forma asintótica. El punto de medición está en la boca de la bomba, sin tubería, recipiente ni carga de gas delante.
Vacío de trabajo: presión que debe mantenerse en la cámara. Esta presión la define el proceso y tiene detrás cuatro fuentes de gas: tasa de fuga, desgasificación de las paredes de la cámara y de las piezas, evaporación de condensables y gas introducido por el proceso. La bomba se encarga de evacuar el caudal total sumado de estas cuatro fuentes; si puede evacuarlo, la presión se mantiene en el punto de consigna; si no, la presión deriva hacia arriba.
Las dos columnas de la hoja de especificaciones corresponden, en sí mismas, a dos condiciones de funcionamiento:
| Modelo | Caudal de bombeo nominal (50Hz) | Vacío límite (lastre de gas cerrado) | Vacío límite (lastre de gas abierto) |
|---|---|---|---|
| V0025A | 20 m³/h | 0.5 mbar | — |
| V0040A | 40 m³/h | 0.1 mbar | 0.5 mbar |
| V0063 | 63 m³/h | 0.1 mbar | 0.5 mbar |
| V0100 | 100 m³/h | 0.1 mbar | 0.5 mbar |
| V0155 | 150 m³/h | 0.3 mbar | 0.5 mbar |
| V0160 / V0202 | 160 / 200 m³/h | 0.1 mbar | — |
| DPL-V300B | 280 m³/h (real aprox. 240) | ≤0.08 mbar | ≤0.7 mbar |
| DPL-V630B | 700 m³/h (real aprox. 640) | ≤0.08 mbar | ≤0.7 mbar |
| 2V80 / 2V275 | 74 / 255 m³/h | 4×10⁻⁴ / 5×10⁻⁴ mbar | 5×10⁻³ mbar |
En el mismo modelo, la diferencia entre lastre de gas abierto y cerrado es de cinco veces. Esta columna no es un parámetro alternativo, sino dos estados distintos de la máquina.
2. Cuánto caudal de bombeo queda en el punto de presión de trabajo: este es el dato utilizable
Antes de que se abra la válvula de escape de la bomba, en el lado de salida todavía queda presión residual y parte del gas retorna, por lo que el caudal de bombeo neto tiende a cero a medida que la presión de entrada se acerca a la presión límite. La expresión aproximada de uso común en ingeniería:
S_eff = S ×（1 − p_u / p）
S es el caudal de bombeo nominal, p_u es la presión límite y p es la presión de trabajo. Sustituyendo en tres modelos en producción:
| Presión de trabajo | V0100 (100, p_u=0.1) | V0155 (150, p_u=0.3) | 2V80 (74, p_u=4×10⁻⁴) |
|---|---|---|---|
| 10 mbar | 99 m³/h | 135 m³/h | 74 m³/h |
| 1 mbar | 90 m³/h | 105 m³/h | 74 m³/h |
| 0.5 mbar | 80 m³/h | 60 m³/h | 74 m³/h |
| 0.4 mbar | 75 m³/h | 37.5 m³/h | 74 m³/h |
| 0.2 mbar | 50 m³/h | no se alcanza | 74 m³/h |
| 0.01 mbar | no se alcanza | no se alcanza | 71 m³/h |
La V0155 a 0.4 mbar solo queda en 37.5 m³/h, una cuarta parte del valor nominal. «Puede llegar» a 0.4 mbar, pero la velocidad a la que trabaja en ese punto ya no es la cifra de la tabla de selección. La 2V80 de dos etapas tiene una presión límite tres órdenes de magnitud menor y en todo el tramo de vacío medio casi no pierde caudal; esta es la razón por la que, con el mismo caudal de bombeo, la bomba de dos etapas cuesta más, no porque se le haya añadido una estructura de la nada.
El criterio es directo: cuando la presión de trabajo sea inferior a 3 o 5 veces la presión límite, hay que recalcular el caudal de bombeo en el punto de trabajo; no se debe usar el valor nominal para calcular el tiempo de ciclo.
3. Al abrir el lastre de gas, hay que cambiar la columna de vacío límite
Al bombear materiales con vapor de agua o vapor de disolvente es obligatorio abrir el lastre de gas: se introduce aire seco para reducir la presión parcial de los componentes condensables, de modo que salgan con la mezcla de gases y no se condensen en el aceite de la bomba. El coste está en la tabla: V0040A con lastre de gas cerrado 0.1 mbar, con lastre de gas abierto 0.5 mbar.
El coste no está solo en el valor límite. Si el proceso debe trabajar a 1 mbar y hay que mantener el lastre de gas abierto durante todo el turno:
S_eff = 40 ×（1 − 0.5 / 1）= 20 m³/h
Queda solo la mitad de lo nominal. Si en ese momento se calcula el tiempo de bombeo con 40 m³/h, el tiempo de ciclo calculado quedará reducido a la mitad. En todos los casos en que sea obligatorio mantener el lastre de gas abierto de forma permanente, la selección debe mirar la columna de lastre de gas abierto y el caudal de bombeo en el punto de trabajo también debe recalcularse con esa columna.
4. El segundo descuento está en la tubería
Entre la boca de la bomba y la cámara hay tuberías, válvulas, fuelles y trampas frías. La relación en serie es:
1 / S_eff = 1 / S_pump + 1 / C
C es la conductancia de la tubería. Tomando como ejemplo la V0155:
| Conductancia de tubería C | Caudal de bombeo efectivo en el lado de la cámara |
|---|---|
| 300 m³/h | 100 m³/h |
| 150 m³/h | 75 m³/h |
| 75 m³/h | 50 m³/h |
Medido en la boca de la bomba: 150 m³/h; en el lado de la cámara quedan 75 m³/h, un resultado frecuente. Esta pérdida no tiene relación con la bomba; cambiar a una bomba más grande solo eleva la cifra después de la pérdida; si no se modifica el diámetro nominal, el descuento sigue igual. Para combinar diámetro de tubería y caudal, se puede convertir directamente en la calculadora de caudal de bombeo de bombas de vacío; en el artículo sobre tuberías y válvulas se explica cómo determinar el diámetro nominal.
5. Sustituir la presión límite en el tiempo de bombeo muestra que «poder llegar» y «ser suficientemente rápido» son dos cosas distintas
Tiempo de bombeo de la cámara (aproximación isotérmica, con corrección por presión límite):
t =（V / S）× ln[(p₀ − p_u) / (p₁ − p_u)]
Ejemplo: cámara de 1 m³, V0100, de 1013 mbar a 5 mbar. V/S = 1 ÷ (100/3600) = 36 segundos, ln(1012.9 / 4.9) = 5.32, se obtienen 192 segundos, aproximadamente 3.2 minutos.
La misma línea continúa hasta 0.3 mbar: ln(1012.9 / 0.2) = 8.53; según el caudal de bombeo nominal son 307 segundos. Pero en el punto de 0.3 mbar el caudal de bombeo efectivo de la V0100 es solo 66.7 m³/h, V/S pasa a 54 segundos y el resultado real es 460 segundos, aproximadamente 7.7 minutos. En el tramo de 5 mbar a 0.3 mbar, en teoría 1.9 minutos, en la práctica 4.5 minutos; la diferencia de tiempo está toda en la caída del caudal de bombeo.
Esta expresión también permite detectar de antemano un callejón sin salida: si la presión de equilibrio correspondiente a la tasa de fuga y la desgasificación del sistema se calcula como 0.15 mbar, y el proceso requiere 0.1 mbar, el denominador es negativo y matemáticamente indica directamente que nunca se alcanzará. En este caso no tiene sentido aumentar la bomba; primero hay que tapar fugas y eliminar las fuentes de desgasificación. El valor del cálculo del tiempo de bombeo de una bomba de vacío está, por un lado, en calcular el tiempo de ciclo y, por otro, en juzgar si conviene cambiar de bomba.
6. Seleccionar según la presión de trabajo, no según el vacío límite
| Presión de trabajo del proceso | Modelos disponibles | Descripción |
|---|---|---|
| ≥50 mbar | V0025A, V0040A, DPL-ZS150 | Tramo de vacío grueso; la serie ZS tiene un límite de 150 mbar y solo es adecuada para este nivel |
| 10 mbar | V0040A, V0063, V0100 | Intervalo habitual en envasado al vacío, sujeción y bombeo grueso |
| 1 mbar | V0100, V0160 | Si hay que abrir el lastre de gas, recalcular con el valor límite con lastre de gas abierto |
| 0.5 mbar | V0160, V0202, DPL-V300B | La V300B tiene un límite de ≤0.08 mbar, con margen suficiente |
| 0.1 mbar | DPL-V300B, DPL-V630B | Estado con lastre de gas cerrado; prestar atención a la temperatura y a la calidad del aceite |
| ≤0.01 mbar | 2V80 / 2V275, o conjunto LC250 + 2V80 | Dos etapas como base y Roots como etapa de refuerzo |
Las páginas de grupo de V0025A–V0100, V0155, DPL-V300B y 2V80/2V275 incluyen tablas completas de caudal de bombeo y presión límite. La lógica de configuración de los conjuntos Roots se calcula aparte; la capacidad de la bomba de respaldo en el punto de contrapresión determina toda la curva; véase cómo determinar la relación de compresión de una bomba Roots.
Un último punto que se pasa por alto con facilidad: el mismo modelo, a 50Hz y 60Hz, tiene velocidad de giro, caudal de bombeo y potencia del motor diferentes; algunos modelos no son adecuados para regiones de 60Hz. Antes de pedir en proyectos de exportación o para redes eléctricas en el extranjero, confirme primero la frecuencia y luego decida qué columna de datos utilizar.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué una bomba con vacío límite de 0.1 mbar solo puede llevar la cámara a 0.5 mbar? R: 0.1 mbar es el valor límite con la entrada de aspiración cerrada y el lastre de gas cerrado, y delante del punto de medición no hay tubería, recipiente ni carga de gas. Al conectar la tubería, la tasa de fuga, la desgasificación y el gas de proceso, la presión de la cámara necesariamente será superior a ese valor. El caudal de bombeo efectivo de la V0100 en el punto de trabajo de 0.5 mbar es de aproximadamente 80 m³/h, lo cual es normal en sí mismo.
P: ¿Cuánto conviene que la presión de trabajo sea inferior al vacío límite? R: En ingeniería, dejar un margen de 3 a 5 veces suele ser prudente. La V0100 tiene un límite de 0.1 mbar; si la presión de trabajo se sitúa en 0.3 a 0.5 mbar, todavía queda un caudal de bombeo de 67 a 80 m³/h; si se lleva a 0.2 mbar, solo quedan 50 m³/h y el tiempo de ciclo se alarga de forma evidente.
P: ¿Abrir el lastre de gas afecta al caudal de bombeo y a la selección? R: Sí. La V0040A tiene un límite de 0.1 mbar con lastre de gas cerrado y de 0.5 mbar con lastre de gas abierto. Si se trabaja a 1 mbar y es obligatorio mantener el lastre de gas abierto, el caudal de bombeo efectivo es solo 20 m³/h, la mitad de los 40 m³/h nominales, y el tiempo de bombeo debe recalcularse con esta cifra.
P: La bomba de dos etapas cuesta más que la de una etapa, ¿en qué condiciones de funcionamiento merece la pena? R: Depende de cuánto se acerque la presión de trabajo al límite. La 2V80 tiene un límite de 4×10⁻⁴ mbar; en un punto de trabajo de 0.05 mbar todavía mantiene unos 73 m³/h, casi igual a los 74 m³/h nominales; una bomba de una etapa ya no puede trabajar en ese punto de presión. En condiciones en las que se necesita mantener caudal por debajo de 0.01 mbar, la dos etapas es una condición necesaria.
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