¿Para qué sirve una bomba de vacío? Algunos usos y aplicaciones

Los procesos de vacío están presentes en una infinidad de aplicaciones que afectan a nuestra vida diaria. En la aspiradora que usamos para la limpieza de casa, en el transporte de líquidos en el alcantarillado, en los procesos de envasado de los alimentos que consumimos, en las plantas petroleras de las que recibimos la gasolina para llenar el depósito de nuestro coche, etc. Para ello necesitan bombas de vacío, es decir, dispositivos que extraen moléculas de gas o de líquido de un espacio sellado para dejar un vacío parcial (nunca puede ser total porque es imposible eliminar hasta el último átomo). Pero ¿para qué sirve una bomba de vacío? Es decir, ¿para qué sirve crear un vacío de materia? En este post enumeramos algunas aplicaciones.

Tipos de vacío que podemos obtener

Hemos empezado diciendo que es imposible eliminar por completo las moléculas de un espacio sellado. Tal cosa sería un “vacío perfecto”, cuyo máximo parecido que conocemos es el presente en el espacio exterior, que contiene una media de unos pocos átomos de gas (hidrógeno) por metro cúbico. En la Tierra, podemos clasificar los tipos o rangos de vacío, según la cantidad de moléculas que dejan en el espacio sellado, de la siguiente manera:

• Ultra alto vacío: necesario en aplicaciones de ingeniería, física y química como la fusión nuclear, la simulación espacial, la ciencia de superficies, la epitaxia de haces moleculares…
• Alto vacío: necesario para aplicaciones como vidrio arquitectónico, procesos de plasma, haz de electrones, etc.
• Medio vacío: necesario en aplicaciones de desgasificación de metales como el acero, de fusión por inducción al vacío, de liofilización, de destilación al vacío, etc.
• Bajo vacío: comprende un amplio rango de aplicaciones, desde nuestra aspiradora común hasta aplicaciones industriales como el secado, la desgasificación, o el procesamiento de alimentos.
• Presión atmosférica: nuestra atmósfera es el punto de referencia que usamos para medir el vacío, en ella no aplicamos ningún proceso de extracción de materia.

Además, hay quien añade el «extremadamente alto vacío», para describir un vacío superior al ultra alto vacío.

¿Cómo funciona una bomba de vacío?

Para lograr extraer una cantidad determinada de moléculas de un espacio sellado, se requiere una bomba de vacío que genere una diferencia de presión entre dos compartimentos contiguos, llenando uno con todas las moléculas que se vacían del otro. En este post se puede ampliar información sobre cómo funciona una bomba de vacío.

Aplicaciones de las bombas de vacío

Aplicaciones industriales

Los procesos industriales habituales para los que sirve una bomba de vacío suelen ser los de gran exigencia, como la desgasificación del acero para poder lograr en el menor tiempo posible aceros de alta calidad para sectores como el de la automoción, el aeroespacial o el ferroviario, ya que un exceso de hidrógeno o de carbono hace que este metal sea menos dúctil, y por lo tanto más difícil de moldear en los procesos de mecanizado.

También incluye el tratamiento térmico o el secado al vacío (extracción rápida de agua en forma de vapor), que permiten secar grandes volúmenes de polvos o gránulos sensibles al calor a una temperatura mucho más baja de la que requiere un secador industrial tradicional. De está manera, los alimentos no pierden propiedades, las medicinas (como pastillas o polvos) no corren el riesgo de perder efectividad y los plásticos no emiten toxinas, entre otros.

En estas aplicaciones se suele usar un rango de vacío de medio a alto, como las de paletas rotativas, o si se requiere ampliar en rango, paletas combinadas con roots, o bombas turbomoleculares o difusoras.

Transporte neumático

Las bombas de vacío también sirven para transportar productos (polvos o gránulos) a granel rápidamente y de forma fiable, a través de tuberías, a lo largo de una planta de producción, como los que requiere la industria alimentaria, química o farmacéutica o de procesamiento de plásticos.

Un ejemplo en la industria alimentaria es el del transporte por aspiración del café desde los silos hasta las tostadoras, los molinos y las plantas de envasado, en el que se requiere mover el producto sin que entre en contacto con el aire, para no perjudicar su aroma ni su frescura. La industria procesadora de plásticos también es un exponente del transporte neumático con tecnología de vacío, ya que lo usa para introducir la granza de plástico y los aditivos en extrusoras, inyectoras u otros equipos de procesamiento, de forma rápida, limpia y eficiente, ya que no perjudica las cualidades de la materia prima y provoca muy poco desperdicio.

Para este uso se suelen usar bombas de bajo vacío, como las rotativas de paletas.

Comidas y bebidas

La industria alimentaria y del envasado no sería tal como la conocemos hoy en día sin equipos de vacío. Quizá lo primero que nos venga a la cabeza cuando pensamos en vacío en alimentación es el envasado al vacío, pero las aplicaciones en este campo van mucho más allá, incluyendo la producción y el procesamiento de alimentos.

El envasado al vacío busca eliminar el oxígeno de un recipiente para alargar la vida útil de los alimentos, ya que disminuyen la proliferación de bacterias, pero también reducir el volumen del contenido y del envase de un producto, ya que actualmente reducir los costes de almacenaje y los residuos que generan los envases es crucial para la competitividad en la industria. Otros procesos de envasado de mayor exigencia en los que el vacío es fundamental son el envasado en atmósfera protectora, el envasado en la atmósfera modificada, etc.

El procesamiento de alimentos que implica vacío abarca refrigeración por vacío, liofilización, procesos de mezcla, corte, aspirado y embutido, entre otros muchos procesos que contribuyen a producir productos de alimentación atractivos y con una vida útil más larga, tanto para consumo humano como para consumo animal (piensos, etc.)

En estos procesos suele utilizarse tecnología de bajo vacío, con bombas como las rotativas de paletas, las de tornillo, las de pistón, etc., según necesidad.

Elevación, manipulación y sujeción

Uno de los ejemplos más habituales de esta aplicación a nuestro alrededor es la elevación de coches en un taller mecánico para poder manipularlo desde debajo. En esa línea, podemos encontrar el vacío en la elevación de palets en un almacén, el transporte de piezas en una línea de producción de maquinaria o de papel en una imprenta, la carga y descarga de barcos, ferrocarriles y mucho más.

Para está aplicación se acostumbra a recurrir al bajo vacío, con equipos con bombas de paletas lubricadas o en seco.

Revestimientos (arquitectura, manufactura…)

El revestimiento de superficies es esencial para la fabricación de ciertos productos y materiales, como los componentes mecánicos que requieren protección contra el desgaste, la metalización de superficies plásticas para hacerlas más atractivas y multiplicar sus funciones, los componentes ópticos, etc., ya que mejoran las propiedades de los materiales que recubren.

Requiere procesos como el de la metalización al vacío, que usa bombas de vacío para evaporar los metales para lograr una capa uniforme. Podemos encontrarlo en cristales usados en arquitectura (aislantes térmicos o protectores contra los rayos UV del sol), cristales para gafas (para evitar reflejos, para dificultar el rayado…), herramientas (recubiertas para evitar el desgaste), etc.

Para los revestimientos se suele usar tecnología de alto vacío, con bombas turbomoleculares o difusoras, o con equipos de varias bombas incluyendo de roots.

Investigación y desarrollo

Por investigación y desarrollo nos referimos a las actividades que llevan a cabo las empresas e instituciones para lograr avances científicos y tecnológicos, y la tecnología de vacío está presente en muchos de los campos en los que tiene lugar. Entre ellos podemos encontrar la física de altas energías, la investigación espacial, la ciencia de materiales, etc.

Las soluciones de vacío permiten acelerar partículas, crear cámaras que emulen el vacío existente en el espacio para testear dispositivos, componentes y materiales, e infinidad de aplicaciones que requieren extraer casi hasta la última molécula de materia.

Para lograr requisitos tan exigentes, las aplicaciones de investigación y desarrollo en estos campos suelen requerir un vacío ultra alto, mediante equipos turbomoleculares o difusores.

Energía solar

Aunque podríamos englobar esta aplicación en revestimientos, su importancia le hace merecer una mención propia. La tecnología de vacío participa varios de sus procesos, como la obtención de silicio o la producción de celdas solares con este mismo material monocristalino.

Para este tipo de aplicación se requiere tecnología de alto vacío, con bombas turbomoleculares o difusoras.

Marpa Vacuum, fabricante de bombas de vacío para la mayor parte de aplicaciones

Marpa Vacuum cuenta con una larga trayectoria proporcionando a las diferentes industrias conocimientos, experiencia y equipos de vacío personalizados para cualquier aplicación, incluyendo el diseño de sistemas, el suministro de equipos, la formación, el mantenimiento y la reparación.