Como Escolher a Melhor Bomba de Vácuo para Processos Químicos e Farmacêuticos

Jun 17, 2023

Muitos fatores ajudam a determinar o melhor tipo para sua aplicação

Por Henry H. Hesser

No passado recente, um engenheiro de processo tinha poucas coisas a considerar ao escolher uma fonte de vácuo para um processo que requeria menos que a pressão atmosférica. Custo, confiabilidade, nível de vácuo e experiência em processos semelhantes eram tudo o que importava. Essas considerações não desapareceram, mas, como tudo na vida, surgiram muitas outras complicações. Uma lista de preocupações hoje pode incluir:

O engenheiro que seleciona uma fonte de vácuo para atender a essas necessidades tem uma grande variedade de equipamentos para escolher:

Muitos outros tipos de bombas de vácuo estão disponíveis, mas os tipos restantes (bombas de difusão, bombas criogênicas, bombas turbomoleculares, bombas de íons, etc.) e aplicações farmacêuticas. Essas bombas são normalmente aplicadas em indústrias de alto vácuo, como a fabricação de semicondutores.

Henry H. Hesser era um especialista técnico da Busch, Inc. quando este artigo foi publicado pela primeira vez na Pumps & Systems em agosto de 1993. Hesser é bacharel em engenharia química pela University of Texas e mestre pela University of Delaware. Na época, ele tinha 20 anos de experiência em estimativa de custos, análise financeira, conformidade com padrões governamentais e grandes projetos de engenharia para as indústrias química e farmacêutica.

Selecionar a tecnologia de vácuo certa para aplicações de processamento químico e farmacêutico costuma ser difícil. Primeiro, um sistema de vácuo deve fornecer a velocidade de bombeamento necessária na pressão operacional e garantir o tempo de inatividade da bomba necessário. Em segundo lugar, ele não pode ser sensível a gases de processo e deve atender a todos os requisitos quando se trata de limpeza CIP (clean-in-place) e recuperação de gás. Confiabilidade e eficiência econômica também desempenham um papel significativo ao decidir qual tecnologia de vácuo usar.

A tecnologia de vácuo de parafuso seco é amplamente utilizada nas indústrias química e farmacêutica. A primeira bomba de vácuo de parafuso seco para uso nos mercados químico e farmacêutico foi lançada na década de 1990. Essas bombas têm uma vantagem, pois não requerem fluido operacional para comprimir o gás de processo. Em uma bomba de vácuo de parafuso, dois rotores em forma de parafuso giram em direções opostas. O meio bombeado fica preso entre as câmaras do cilindro e da rosca, comprimido e transportado até a saída de gás.

Durante o processo de compressão, os rotores de parafuso não entram em contato entre si ou com o cilindro. A fabricação precisa e a folga mínima entre as partes móveis permitem esse princípio operacional e, além disso, garantem uma pressão final baixa de menos de 0,1 Torr.

As bombas de vácuo de parafuso modernas têm um parafuso de passo variável, o que resulta em compressão uniforme do gás de processo em todo o comprimento do parafuso.

Isso tem a vantagem de garantir a mesma temperatura em toda a câmara de compressão, que pode ser facilmente monitorada e controlada. As bombas de vácuo de parafuso usam uma camisa de resfriamento, garantindo distribuição uniforme de temperatura e maior eficiência térmica e estabilidade em todo o corpo da bomba.

Geralmente, as bombas de vácuo de parafuso seco operam em temperaturas suficientes para evitar a condensação do gás de processo. Isso permite que o gás de processo evite a contaminação ou reação com um fluido operacional, bem como evita a corrosão devido aos líquidos do processo que atacam os materiais da bomba.

O ferro dúctil é o material padrão usado para processar peças molhadas que entram em contato com o meio bombeado. O metal tem revestimento especial para torná-lo resistente a quase todos os produtos químicos.

Na maioria das aplicações, é recomendado aquecer a bomba antes da operação do processo e purgar a bomba com gás inerte não condensável (geralmente nitrogênio) para remover o vapor do processo antes do desligamento. Em algumas aplicações, também é recomendado lavar a bomba de vácuo com um fluido de limpeza adequado para remover o material do processo que está na bomba antes do desligamento para evitar a formação de depósitos à medida que a bomba esfria.