Desgasificación al vacío: una técnica esencial para la calidad de los productos industriales

En este blog acostumbramos a explicar cómo los productos y servicios que usamos en nuestro día a día son resultado de algun proceso de vacío en su fabricación. En general, los procesos de vacío ofrecen una serie de ventajas significativas en la industria, como la eliminación de contaminantes, la optimización de la producción, un mayor control del proceso, un aumento de la vida útil y una mejora de la calidad, entre otras. En componentes electrónicos (como teléfonos móviles, ordenadores, televisores y otros aparatos), envases y embalajes, productos farmacéuticos, equipos y materiales quirúrgicos, productos de vidrio, metales y aleaciones, etc., un ejemplo de proceso industrial que saca partido de la tecnología de vacío es la desgasificación.

La desgasificación en la industria se lleva a cabo para eliminar los gases disueltos en líquidos o sólidos y así garantizar la calidad del producto final, mantener la integridad de los procesos de fabricación, asegurar la seguridad en el entorno laboral y obtener mediciones y resultados precisos en investigaciones y análisis científicos. Si no se lleva a cabo en condiciones de vacío, la desgasificación puede no ser tan eficiente y suponer elevados costes energéticos y liberación de calor. Por eso en este post explicaremos cómo se produce la desgasificación al vacío.

¿Por qué desgasificar materiales?

La desgasificación de materiales es un requisito común en la industria por varias razones clave:

• Mejora de la calidad del producto. Los gases disueltos en los materiales pueden provocar deficiencias en la calidad final de un producto, como porosidad, defectos estructurales y deterioro de las propiedades mecánicas y químicas. Por ejemplo, en el caso del vidrio, si no se desgasifica de forma adecuada, pueden aparecer burbujas e inclusiones en el producto final que afectarían a la transparencia y la calidad estética del vidrio que disminuirían su valor y su utilidad.
• Optimización de los procesos de fabricación. Los gases disueltos pueden interferir con los procesos de fabricación. Por ejemplo, en un proceso de moldeo por inyección de plástico si el material plástico utilizado en el proceso no se desgasifica adecuadamente, puede afectar a la fluidez del proceso de inyección de material, aumentando su viscosidad y dificultando el llenado adecuado del molde, de forma que el tiempo de ciclo requerido para cada pieza puede aumentar, disminuyendo la eficiencia y la capacidad de producción del proceso.
• Prevención de problemas de corrosión y degradación. Algunos gases disueltos, como el oxígeno y el dióxido de carbono, pueden contribuir a la corrosión y la degradación de los metales. Al eliminar estos gases, se reduce el riesgo de corrosión y se prolonga la vida útil de los productos. Esto es especialmente importante en el caso de estructuras y componentes expuestos a ambientes adversos, como instalaciones marítimas, puentes, tuberías de transporte de productos químicos y equipos industriales sujetos a condiciones corrosivas. La desgasificación adecuada asegura la integridad y la durabilidad de estos elementos, evitando reparaciones costosas y mantenimiento frecuente.
• Mantenimiento de la esterilidad y seguridad del producto. En sectores como la industria farmacéutica y la fabricación de productos médicos, la desgasificación es esencial para garantizar su esterilidad y seguridad. Los gases disueltos pueden albergar microorganismos dañinos, por lo que se necesita eliminarlos para cumplir con los estándares de calidad y seguridad exigidos por normativa. Un ejemplo de ello es en la producción de soluciones parenterales, como las bolsas de suero intravenoso, donde la desgasificación adecuada asegura que el fluido esté libre de gases y microorganismos, evitando así el riesgo de infecciones y asegurando la seguridad de los pacientes durante la administración intravenosa.
• Obtención de resultados precisos en análisis y pruebas. En la investigación científica y en los análisis de laboratorio, la presencia de gases disueltos puede afectar las mediciones y los resultados. La desgasificación es necesaria para obtener datos precisos y confiables, lo que contribuye a una investigación más precisa y a la obtención de resultados científicos más sólidos.

¿Qué materiales se suelen desgasificar?

Existen diversos materiales que se desgasifican de manera habitual en diferentes procesos industriales. A continuación, mencionamos algunos de los materiales más comunes y los procesos en los que se realiza la desgasificación:

Metales

Se trata de uno de los materiales sujetos a desgasificación por excelencia. En la industria metalúrgica, los metales, como el acero, el aluminio y el cobre, se desgasifican durante el proceso de fundición y refinado. La desgasificación es fundamental para eliminar los gases disueltos, como el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, que pueden debilitar la estructura y las propiedades mecánicas del metal. En este post hablamos sobre la desgasificación del acero.

Polímeros y plásticos

Es otro ejemplo de material que suele desgasificarse con frecuencia. En la fabricación de polímeros y plásticos es importante eliminar los gases disueltos para garantizar la calidad y las propiedades finales del producto. La desgasificación se realiza en procesos como la extrusión, la inyección, la compresión y el moldeo por soplado, así como en la fabricación de películas y láminas.

Fluidos de refrigeración y aceites lubricantes

En la industria automotriz y en la maquinaria industrial, los fluidos de refrigeración y los aceites lubricantes se desgasifican para evitar la formación de burbujas de gas que podrían afectar su capacidad de enfriamiento y lubricación. La desgasificación mejora la eficiencia y la vida útil de estos fluidos.

Solventes y productos químicos

En la industria química, es común desgasificar solventes y productos químicos para eliminar impurezas gaseosas y obtener productos más puros y seguros. Esto se aplica en la producción de solventes, reactivos químicos y productos farmacéuticos, entre otros.

Agua y líquidos acuosos

La desgasificación del agua y otros líquidos acuosos es esencial en diversas aplicaciones, como en la industria de alimentos y bebidas, en laboratorios y en plantas de tratamiento de agua. Al eliminar los gases disueltos, se mejora la calidad del agua y se evita la alteración de sabores y olores en los productos alimenticios y las bebidas.

¿Cómo es el proceso de desgasificación al vacío?

El proceso de desgasificación al vacío puede consta de varios pasos que se llevan a cabo de manera secuencial, y que pueden experimentar variaciones dependiendo de la aplicación industrial de la que hablemos. El equipo de desgasificación suele incluir una cámara de vacío, una bomba de vacío y un sistema de control. La cámara de vacío es el espacio donde se colocará el material a desgasificar.

Los pasos más comunes en la desgasificación al vacío son:

• 1. Carga del material: se introduce el material que se desea desgasificar en la cámara de vacío de forma que se evite cualquier tipo de contaminación adicional. El material puede ser líquido, sólido o incluso un sistema cerrado que contenga los gases disueltos.
• 2. Sellado de la cámara: se sella herméticamente la cámara de vacío para evitar fugas de aire o gases durante el proceso de desgasificación, y así crear un ambiente de vacío adecuado.
• 3. Creación del vacío: se activa la bomba de vacío, que extrae gradualmente el aire y los gases presentes en la cámara. Al hacer esto se reduce la presión dentro de la cámara, y se crea un ambiente de vacío.
• 4. Desgasificación: a medida que la presión disminuye, los gases disueltos en el material comienzan a liberarse y a ascender a la superficie. Los gases son después arrastrados por el vacío y extraídos fuera de la cámara mediante la bomba de presión.
• 5. Purga y reintroducción de gases: en algunos casos, después de la desgasificación, puede ser necesario introducir un gas específico en la cámara para remplazar los gases disueltos extraídos, para evitar que el material desgasificado vuelva a absorber gases indeseables del ambiente. Se realiza una purga controlada para asegurar la calidad del material.
• 6. Finalización y recuperación: una vez completada la desgasificación, se detiene la bomba de vacío y se permite que la presión vuelva a los niveles atmosféricos normales dentro de la cámara. Luego, se retira el material desgasificado de la cámara, listo para su uso o procesamiento posterior.

Este proceso puede repetirse muchas veces.

Bombas de vacío para desgasificación

La elección de la bomba de vacío para un equipo de desgasificación dependerá de factores como el tipo de material a desgasificar, los requisitos de vacío, la capacidad de bombeo requerida y otros aspectos específicos del proceso de desgasificación. Por lo tanto, se recomienda consultar con expertos o proveedores de bombas de vacío como Marpa Vacuum para seleccionar la opción más adecuada en función de las necesidades específicas de desgasificación. Algunas de las bombas de vacío que suelen ser adecuadas para la desgasificación son las siguientes:

• Bombas de tornillo: son ampliamente utilizadas en aplicaciones de desgasificación porque ofrecen un rendimiento confiable y eficiente, proporcionando niveles adecuados de vacío para la desgasificación de diferentes materiales.
• Bombas de paletas rotativas: son otra opción común para la desgasificación porque garantizan un buen rendimiento en términos de capacidad de bombeo y generación de vacío, siendo adecuadas para una amplia gama de aplicaciones de desgasificación.
• Bombas de canal lateral: son adecuadas para aplicaciones de desgasificación en las que se requiere un alto nivel de vacío, dado que ofrecen un rendimiento confiable y son especialmente útiles para desgasificar materiales líquidos.
• Bombas de anillo líquido: son útiles para aplicaciones de desgasificación que implican líquidos o fluidos. Utilizan un líquido de trabajo, como agua, para crear el vacío en la cámara. Son robustas, confiables y capaces de manejar líquidos y gases en el proceso de desgasificación.