Seja na indústria alimentar ou farmacêutica, na engenharia química ou de processos, no processamento de metais ou na indústria automotiva: em diversos ramos da indústria, os mais variados processos de fabricação requerem condições de gás com uma pressão consideravelmente inferior à pressão atmosférica. Uma pressão de -700 mbar (300 mbar abs.) é considerada pressão negativa. Abaixo de 300 mbar absolutos, começa o nível de vácuo, subdividido em vácuo grosso, fino, elevado e ultraelevado (ver gráfico).
Na tecnologia de vácuo trabalhamos com pressões absolutas em milibares (mbar). A adição "absolutas" significa que os valores se referem ao vácuo absolutamente perfeito. O vácuo perfeito tem uma pressão absoluta de 0,0000 mbar. Na tecnologia de vácuo, a pressão absoluta é sempre indicada de forma que, regra geral, a referência "abs" pode ser omitida.Nas estações é possível conseguir vácuo grosso, fino, elevado se forem utilizados os chamados conjuntos de bombagem. Estes conjuntos de bombagem de vácuo trabalham pelo menos em duas fases. As bombas de suporte e os sopradores de lóbulo rotativo trabalham em conjunto. A Aerzener Maschinenfabrik GmbH, fabricante, desde 1868, de sopradores de lóbulo rotativo tem também, desde 1940, fabricado sopradores de lóbulo rotativo especiais para a geração de vácuo. Assim, a AERZEN não é apenas um dos pioneiros desta tecnologia. Atualmente, a empresa é fabricante líder a nível mundial com uma vasta gama de equipamentos de subpressão e de sopradores em vácuo. Este sucesso baseia-se na competência técnica, na elevada precisão de fabrico, nos desenvolvimentos constantes, nos colaboradores experientes e no diálogo contínuo e intensivo com os clientes. Para a geração de subpressão até 500 mbar abs. A AERZEN fornece sopradores de lóbulo rotativo da série Delta Blower G5. O recentemente desenvolvido compressor de lóbulo rotativo da série Delta Hybrid gera até mesmo subpressões até 300 mbar abs. Subpressões até 500 mbar abs. ou até 300 mbar abs. são cada uma delas já alcançadas em uma fase.
No entanto, apenas é possível atingir subpressões abaixo de 300 mbar abs. em bloco duplo em um chamado conjunto de bombagem através da utilização combinada de uma bomba de reserva juntamente com um soprador de lóbulo rotativo de vácuo. Assim, o caudal requerido pelo operador, o chamado ponto de operação, é atingido de forma segura. Na primeira fase, a bomba de reserva reduz a pressão do meio disponível no reservatório ou em uma sala para um valor pré-vácuo de, por exemplo, 200 mbar abs. Depois, na segunda fase o soprador de lóbulo rotativo de vácuo arranca e alcança, através da operação conjunta contínua com a bomba de reserva, o vácuo final necessário ou o caudal necessário. O futuro operador da instalação de vácuo (por exemplo uma siderurgia na China) indica ao fabricante do conjunto de bombagem (por exemplo, um fabricante na Alemanha) todos os parâmetros essenciais para a instalação em questão:
A partir daqui o fabricante do conjunto de bombagem seleciona, junto da AERZEN, a bomba de reserva adequada e um soprador em vácuo adequado.
Como possível sistema de bomba de reserva, dependendo da aplicação, são utilizadas bombas de vácuo de anel líquido, bombas de válvula de distribuição rotativa lubrificadas a óleo ou bombas de garras contraíveis para gases naturais. Na indústria química, para aplicações de qualidade particularmente elevada podem ser necessárias bombas de vácuo de parafuso, dispendiosas, para a evacuação de gases de processo. Enquanto especialista com muitos anos de experiência, a AERZEN tem uma documentação extensa sobre o desempenho relativamente a todos os sistemas de bombas de reserva, aconselha o fabricante do conjunto de bombagem na seleção do sistema de bomba de reserva ideal e seleciona, em estreita colaboração com este, o soprador de lóbulo rotativo de vácuo AERZEN ideal. Para dar resposta aos parâmetros requeridos pelo operador do conjunto de bombagem, a bomba de reserva e os sopradores em vácuo AERZEN apresentam uma combinação perfeita em termos energéticos e térmicos.
A figura 1 mostra em um cálculo teórico a interação da bomba de suporte (linha laranja) e um soprador em vácuo AERZEN da série GMa (linha verde) como solução de dois blocos. No entanto, para reduzir o tempo de bombagem, também é possível utilizar soluções de múltiplos blocos com uma bomba de reserva e diversos sopradores em vácuo em funcionamento sucessivo. No eixo X, são apresentados os âmbitos de pressão da bomba de reserva e do soprador em vácuo e no eixo Y os caudais. Neste exemplo, em primeiro lugar, a bomba de reserva inicia sozinha. Quando o vácuo atinge 200 mbar abs, o soprador em vácuo AERZEN inicia. Até ao ponto de operação de 1 mbar, a curva verde aumenta consideravelmente. No ponto de operação, a taxa de caudal da combinação é de cerca 1.750 m³/h. Os dois âmbitos de pressão críticos em termos térmicos, que aparecem primeiro neste cálculo teórico, podem ser corrigidos através de parâmetros modificados no programa de design para que a combinação selecionada para este exemplo da bomba de reserva e do soprador em vácuo AERZEN garanta o ponto de operação necessário, neste exemplo 1 mbar, e possa ser operada com sucesso nesta combinação. Com base neste procedimento, ao observar os limites térmicos e ao utilizar a melhor combinação possível de bomba de reserva e soprador em vácuo, o fabricante do conjunto de bombagem e a AERZEN cumprem os parâmetros do conjunto de bombagem estipulados pelo operador. A AERZEN disponibiliza...
A seleção ideal da combinação correta de bomba de vácuo e soprador em vácuo garante um conjunto de bombagem eficiente em termos de custo e um funcionamento a longo prazo e econômico, com máxima eficiência energética.
A AERZEN fornece sopradores em vácuo com refrigeração de pré-entrada (os chamados sopradores de pré-entrada) série mHV em 11 tamanhos para caudal de aspiração nominal teórico de 250 a 61.000 m³/h. A pressão diferencial máxima admissível depende da carga térmica correspondente. Os sopradores de pré-entrada são utilizados principalmente nas gamas de vácuo grosso e subpressão como bomba de reserva ou bloco de subpressão face à atmosfera, para conseguir elevadas pressões diferenciais em um bloco, e para elevadas taxas de compressão na gama de vácuo grosso até p2/p1 = 5. Os sopradores de pré-entrada da série mHV são utilizados preferencialmente para alcançar um funcionamento contínuo sem problemas de sobreaquecimento. Para este efeito, é fornecido ar atmosférico ou gás refrigerado ao agregado no lado da pressão sem válvula adicional, reguladores, etc., através de um terceiro canal de admissão. Ao utilizar gás refrigerado, este é primeiro refrigerado em um refrigerador de ar/gás ou em um refrigerador de gás/água instalado entre a bomba de reserva e o soprador de pré-entrada. Os flanges do corpo dos sopradores de pré-entrada estão equipados com vedações O-rings, um sistema de lubrificação por imersão que garante um fornecimento dos sopradores em vácuo com refrigeração de pré-entrada com óleo lubrificante. Os sopradores são acionados através de um motor ou engrenagem diretamente acoplados, no caso de pressão diferencial limitada através de uma correia estreita de perfil em V. A câmara de transporte é vedada através de anéis de pistão tipo labirinto combinados, o veio de acionamento é vedado através de anéis de vedação radiais duplos com barreira de óleo.
Os sopradores refrigerados a ar da série HV para a gama de vácuo entre 200 to 10-3 mbar estão disponíveis em 12 tamanhos para os caudais de aspiração nominal teóricos de 180 a 97.000 m³/h (velocidades entre 3.000 a 3.600 rpm). No tipo de construção GMa trabalham com um fluxo de direção vertical, no tipo de construção GLa com um fluxo de direção horizontal, para um design o mais compacto possível. Ambos os tipos de construção são utilizados entre outros no processo de pintura, na tecnologia de processamento e química, nas indústrias metalúrgica e de embalagens, em instalações de vácuo central, na compressão de hélio e em sistemas de detecção de fuga de hélio, no fabrico de lâmpadas, tubos, equipamento solar e na indústria automotiva. Para aplicações particulares, podem ser utilizadas vedações especiais para sopradores refrigerados com lubrificação por imersão e variantes de materiais especiais,por exemplo peças fundidas e lóbulos rotativos. Devido ao acionamento padrão com motores de construção tipo IE 3, os sopradores trabalham com máxima eficiência energética e podem ser utilizados em muitos mercados - entre outros também nos EUA, no Canadá e na Rússia. Além do mais, são adequados para a operação do variador de frequência. Os motores são diretamente ligados aos sopradores. Uma vedação especial com anéis de pistão tipo labirinto evita a penetração do óleo das câmaras de rolamento na câmara de transporte. Além do mais, está instalada uma câmara neutra de grande dimensão com canais condensados. Para conseguir um efeito de purga aumentado, a câmara neutra pode ser purgada com gás de vedação. Como característica única, os sopradores em vácuo da série HV, podem ser idealmente fabricados de acordo com a diretriz 94/9/CE aprovada pela ATEX. Garantem uma resistência de pico de pressão de explosão até 13 bar, funcionam com regulação tipo bypass e são os únicos sopradores em vácuo aprovados para zona 0 (internamente) e externamente para a classe de temperaturas T4. Para uma maior segurança do processo é possível desligar a opção de monitoramento abaixo dos 50 mbar.
Os sopradores de motor blindado AERZEN das séries CM (para gases agressivos) e HM (para gases neutros) adequados para uma operação permanente, permitem tempos de bombagem particularmente reduzidos e são utilizados em tecnologia industrial de vácuo elevado para uma gama de vácuo de 200 a 10-5 mbar. Estes sopradores funcionam com acionamento hermético, visto que o veio de acionamento é vedado por um motor blindado integrado sem passagem de ligação para a atmosfera. Devido à quase duplicação da velocidade de 6.000 para 7.200 rpm com o mesmo tamanho, conseguem-se, em termos de intervalo de segundos, ciclos de bombagem muito reduzidos, que levam a uma aceleração considerável para o operador no processo de produção. Mesmo se, para aumentar ainda mais o desempenho, forem integrados no conjunto de bombagem duas bombas de reserva e um soprador de motor blindado, a unidade completa continua a ser caracterizada por um design compacto particular - uma vantagem especial face a diversos sistemas com diversos conjuntos de bombagem. Estão disponíveis sopradores de motor blindado fabricados pela AERZEN
Estes sistemas são utilizados para a geração de vácuo industrial por exemplo em tecnologia de processamento e química, no revestimento de película e vidro, na evacuação de hidrogênio, em sistemas de detecção de fuga de hélio e em quaisquer situações em que as fugas tenham de ser absolutamente evitadas. Além do mais, estes sopradores funcionam na indústria de semicondutores, em microeletrônica, no fabrico de telas planas, em tecnologia laser e em tecnologia solar. Os sopradores podem debitar em ambas as direções - vertical e horizontal. Devido à refrigeração padrão por água, são adequados para a aplicação em condições de sala limpa. Uma excelente resistência mecânica (até 230 mbar) reduz os tempos de bombagem. A aplicação de um variador de frequência permite uma elevada gama de controle (1:5) e, daí, a utilização de sopradores com tamanhos menores. Graças a diferentes variantes de motor para operações em rede, cíclicas e contínuas, é sempre possível encontrar uma solução individual, mesmo para aplicações especiais.
Para o design perfeito de um conjunto de bombagem para a geração de vácuo não existem soluções "prontas a utilizar", visto que deve haver uma correspondência perfeita entre os parâmetros de desempenho das bombas de reserva e os sopradores de lóbulo rotativo. Apenas depois o conjunto de bombagem atingirá os parâmetros de que o operador precisa e o ponto de operação estipulado. Assim, apenas é possível alcançar a solução ideal com aconselhamento intensivo da AERZEN enquanto fornecedor do soprador em vácuo requerido, juntamente com o fabricante do conjunto de bombagem, que adquire a bomba de reserva bem como o soprador em vácuo a fornecedores externos. Com software abrangente, a AERZEN inspeciona a combinação da bomba que consiste de uma bomba de reserva e um soprador em vácuo AERZEN, conforme planejado ou estipulado pelo fabricante do conjunto de bombagem. "Dedicamos especial atenção a evitar âmbitos de pressão críticos em termos térmicos e a fornecer as melhores relações de gradação em termos energéticos. Na AERZEN "não só aconselhamos o fabricante do conjunto de bombagem relativamente à aplicação do vácuo de processo como também em relação a todo a concepção da combinação do conjunto de bombagem."
Autor: Norbert Barlmeyer, jornalista especializado em tecnologia de ar comprimido, Bielefeld
