Sistema Venturi VS Bombas de Vacío

¿Cómo funciona el sistema Venturi?

Un sistema Venturi reduce la presión cuando un fluido fluye a través de una sección estrecha (o estrangulamiento) de una tubería. En 1797, Giovanni Battista Venturi realizó experimentos sobre el flujo en un tubo con forma de cono y construyó el primer caudalímetro para tuberías cerradas llamado «tubo de Venturi». El vacío de Venturi se crea mediante una bomba por la que circula aire comprimido, pero la bomba no tiene partes móviles. El aire comprimido corre a través de la cámara inicial, luego un portal más pequeño que se abre en otra cámara más grande, que es como la primera.

La presión estática en el primer tubo de medición (1) es mayor que en el segundo (2), y la velocidad del fluido en «1» es menor que en «2», porque el área de la sección transversal en «1» es mayor que en «2».https://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_effect

La restricción de una tubería por la que fluye el fluido da lugar a una menor presión. Este principio es contrario a la intuición del sentido común. ¿Por qué disminuye la presión? ¿Adónde va el fluido si se constriñe la vía? Cuando el fluido empieza a fluir, su velocidad alrededor del orificio de la tubería aumenta considerablemente debido a la restricción de la sección transversal. Un ejemplo de esto es el agua que fluye por una tubería. El agua es un líquido que no se comprime fácilmente. Cuando el agua fluye a través de la región restringida de una tubería, el agua fluye más rápido. El mismo volumen de agua debe pasar más rápido por el mismo espacio. Cuanto más pequeña sea la región constreñida de la tubería en comparación con el radio original, más rápida será la velocidad del fluido.

Cuanto más rápido sea el fluido en movimiento, menor será la presión (es decir, el principio de Bernoulie) y cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la diferencia de presión diferencial medida. Las restricciones bruscas generan fuertes turbulencias en un fluido. La adición de una boquilla adecuada para velocidades de flujo más altas a fluidos con partículas abrasivas reducirá la turbulencia y creará menos pérdida de presión. La reducción de la turbulencia es mayor con las boquillas y tubos Venturi, donde la restricción se crea mediante constricciones cónicas más largas en la pared del tubo.

NOTA: Cuanto más larga sea la sección de escape del tubo, más fuerte será el efecto de vacío.

Todos los sistemas Venturi, incluyendo manómetros, medidores, boquillas, placas de orificio, estranguladores y tubos, pueden suministrarse con diferentes tamaños de diámetro de restricción para que la pérdida de presión y la presión diferencial generada puedan optimizarse para las condiciones del proceso y las aplicaciones. «En dinámica de fluidos, la velocidad de un fluido incompresible debe aumentar al pasar por una constricción de acuerdo con el principio de continuidad de la masa, mientras que su presión estática debe disminuir de acuerdo con el principio de conservación de la energía mecánica» (Wikipedia, Efecto Venturi, Recuperado el 18 de septiembre de 2018). Por lo tanto, cualquier ganancia de energía cinética y velocidad del fluido a medida que fluye a través de una restricción se equilibra con una caída de presión.

Nota interesante: El caudal másico para un fluido compresible aumentará con el aumento de la presión aguas arriba, lo que aumentará la densidad del fluido a través de la constricción (aunque la velocidad se mantendrá constante). Este es el principio de funcionamiento de una tobera de Laval. El aumento de la temperatura de la fuente también aumentará la velocidad sónica local, lo que permitirá aumentar el caudal másico, pero sólo si el área de la boquilla también se aumenta para compensar la disminución resultante de la densidad.

El sistema Venturi consta de:

• Interruptor de vacío Venturi o anillo de flujo Nex Vac
• Manguera o tubería
• Mínimo 2,5 CFM @ 90 PSI

El sistema Venturi aumenta la capacidad de aspiración de cualquier compresor de aire. Para configurar un vacío Venturi, conecte el compresor en un extremo, mueva el interruptor a la configuración de vacío y conecte el otro extremo a un dispositivo de vacío.

El componente principal es un tubo Venturi. Como el fluido fluye a través de una longitud de tubo de diámetro cambiante. Para evitar una resistencia aerodinámica indebida, un tubo de Venturi suele tener un cono de entrada de 30 grados y un cono de salida de 5 grados. (Wikipedia, Recuperado el 18 de septiembre de 2018).

Accesorios

• Ajuste de boquilla de desconexión/ conexión rápida
• Medidores de presión o vacío para controlar cuánto vacío se crea con el sistema
• Bomba de vacío para recoger material y luego utilizar el sistema Venturi para mover el material una mayor distancia

Ventajas de un sistema de vacío Venturi

Las mejores ventajas de un sistema de vacío Venturi es que:

• Crea un alto vacío y un flujo amplificado para generar una fuerte fuerza de transporte para mover cualquier material con facilidad.
• Reduce los costes de energía con un menor consumo de aire y utiliza menos presión.
• Es menos probable que el flujo de aire se contamine debido al diseño de paso recto, que evita las obstrucciones.
• Ligero y portátil; Configuración simple, que es más fácil de fabricar y menos costosa de comprar. Se monta rápida y fácilmente y se acopla a la configuración existente. No tiene válvulas y no requiere filtros.
• Configurable: Conexión estándar, roscada (NPT o BSP) o bridada
• Disponible en una amplia gama de materiales: Aluminio anodizado/anodizado duro, acero inoxidable 304/316L y teflón. Construidas para durar: los materiales están tratados para garantizar la longevidad en el ciclo de vida del producto
• Superan a las bombas multietapa entre 2 y 7 veces
• Sin riesgo eléctrico ni de explosión

Aplicaciones del sistema Venturi

Los tubos Venturi se utilizan en procesos en los que la pérdida de presión permanente no es tolerable y en los que se necesita la máxima precisión en caso de líquidos muy viscosos. También se utilizan en aplicaciones en las que sustituyen a las bombas de vacío accionadas eléctricamente:

• Ventilación de gases
• Partes metálicas en movimiento en un entorno de maquinaria agresiva:
  • Carga de tolvas; Pellets de plástico para el moldeo por inyección
  • Retirada de recortes
  • Operaciones de llenado
  • Transferencia de material
  • Chorro de arena
• Gas a través de una línea de transmisión o depurador: Mueve material o fluido húmedo y seco a través de una tubería
• Transmisión de energía: Transporte de disolventes y productos químicos, por ejemplo, petróleo y gas, vapor
• Convertir un compresor de aire estándar en una máquina de succión para asegurar productos con una succión uniforme para asegurar una base a una superficie. El uso de un compresor de aire como fuerza de sujeción también evita la necesidad de hacer agujeros en una superficie de trabajo.
• Medir la velocidad de un fluido, midiendo los cambios de presión en diferentes segmentos del dispositivo:
  • Medir las presiones del combustible o de la combustión en los motores a reacción o de los cohetes
  • Medir pequeños y grandes caudales de agua y aguas residuales
• En metrología (ciencia de la medición) para manómetros calibrados para presiones diferenciales.
• Aspiradores de agua que producen un vacío parcial utilizando la energía cinética de la presión del agua del grifo
• Conecte su bolsa de vacío para hacer laminados formados al vacío
• Operaciones de formación de vacío para aplicaciones industriales eficientes
• Atomizadores que dispersan perfume o pintura en spray (es decir.por ejemplo, de una pistola pulverizadora).

PRODUCTOS FUTUROS

¿Qué es una bomba de vacío?

Una bomba de vacío es un dispositivo, que fue inventado en 1650 por Otto von Guericke. Elimina las moléculas de aire y gas de un espacio sellado o confinado, lo que da lugar a un vacío parcial. A veces, las bombas de vacío eliminan el gas de una zona, dejando un vacío parcial, o eliminan el agua de una zona a otra, como hace una bomba de sumidero en un sótano.

El rendimiento de una bomba de vacío se mide en función de la velocidad de la bomba o del volumen de flujo en la entrada en volumen por unidad de tiempo. La velocidad de bombeo fluctúa para cada tipo de bomba y el gas/líquido/fluido con el que se utiliza. El número de moléculas bombeadas por unidad de tiempo o rendimiento es otro factor de rendimiento.

La succión de un vacío se produce por una diferencia de presión de aire. Un ventilador accionado por una electricidad reduce la presión dentro de la máquina. La presión atmosférica empuja entonces el aire a través de la alfombra y hacia la boquilla para que el polvo sea literalmente empujado hacia la bolsa.

Los componentes de una bomba de vacío son:

• Succión: Cuanto mayor sea la capacidad de aspiración, más potente será el aspirador.
• Potencia de entrada: El consumo de energía se expresa en vatios. La potencia nominal de entrada no indica la eficacia de la limpiadora, sólo la cantidad de electricidad que consume
• Potencia de salida: La cantidad de potencia de entrada se convierte en flujo de aire en el extremo de la manguera de limpieza. El flujo de aire suele indicarse en vatios (watts).

¿Cómo funciona una bomba de vacío?

Un eje giratorio, en un espacio sellado, elimina las moléculas de aire y gas. Esta acción disminuye progresivamente la densidad del aire dentro del recinto dando lugar a un vacío. A medida que se reduce la presión en el recinto, se hace más difícil eliminar partículas adicionales. La cantidad de energía producida por una bomba de vacío depende del volumen de gas eliminado y de la diferencia de presión producida entre la atmósfera interna y la externa.

Las dos tecnologías utilizadas por las bombas de vacío son la transferencia o la captura de gas.

Las bombas de transferencia asignan el empuje del lado del vacío al lado del escape para acelerar el gas.
Mueven las moléculas de gas por acción cinética o por desplazamiento positivo:

Las bombas de transferencia cinética dirigen el gas hacia la salida de la bomba utilizando paletas de alta velocidad o introduciendo presión de gas. Las bombas cinéticas no suelen tener recipientes sellados, pero pueden alcanzar altas relaciones de compresión a bajas presiones.

La transferencia por desplazamiento positivo atrapa el gas y lo mueve a través de la bomba. A menudo se diseñan en múltiples etapas en un eje de transmisión común. El volumen aislado se comprime a un volumen más pequeño a una presión más alta y se expulsa a la atmósfera (o a la siguiente bomba). Es habitual que se utilicen dos bombas de transferencia en serie para proporcionar un mayor vacío y caudal. El gas expulsado está por encima de la presión atmosférica cuando sale de la bomba el mismo número de moléculas de gas que entran en ella. La relación de compresión es la presión de salida medida en relación con la presión más baja obtenida en la entrada.

Las bombas de captura capturan las moléculas de gas en superficies dentro del sistema de vacío. Esta bomba funciona con caudales más bajos que las bombas de transferencia pero puede proporcionar un vacío muy fuerte. Las bombas de captura funcionan mediante condensación criogénica, reacción iónica o reacción química y no tienen piezas móviles. Pueden generar un vacío sin aceite.

Las bombas de vacío mecánicas suelen tener un motor eléctrico como fuente de energía, pero pueden depender alternativamente de un motor de combustión interna, y extraer aire de un volumen cerrado y liberarlo a la atmósfera. La bomba de vacío de paletas giratorias es el tipo de bomba mecánica más popular. Los rotores individuales se colocan alrededor de un eje y giran a gran velocidad. El aire es atrapado y movido a través del puerto de admisión y se crea un vacío detrás de él.

Tipos de bombas de vacío

Las bombas pueden ser consideradas como bombas húmedas o secas, dependiendo de si el gas está expuesto o no al aceite o al agua durante el bombeo. La bomba húmeda utilizará aceite o agua para la lubricación y/o el sellado y este fluido puede contaminar el gas barrido (bombeado). Las bombas secas no tienen fluido. Tienen espacios reducidos entre las partes giratorias y estáticas de la bomba, utilizan juntas de polímero seco (PTFE) o un diafragma para separar el mecanismo de bombeo del gas barrido. Las bombas secas reducen el riesgo de contaminación del sistema y la eliminación de aceite en comparación con las bombas húmedas.

Nota: Las bombas de vacío no se convierten fácilmente de húmedas a secas cambiando el estilo de la bomba. La cámara y las tuberías pueden contaminarse si están húmedas. Por lo tanto, todas las bombas húmedas deben limpiarse a fondo o sustituirse, ya que de lo contrario contaminarán el gas durante el funcionamiento.

Bomba primaria/de refuerzo/secundaria	Nombre	Tipo de bomba
Bombas primarias (de refuerzo)	Bomba rotativa de paletas sellada con aceite	Húmeda Desplazamiento positivo
	Bomba de anillo líquido
	Bomba de diafragma	Desplazamiento positivo seco
	Bomba de desplazamiento
Bombas de refuerzo	Bomba de Raíz
	Bomba de Garra
	Bomba de Tornillo
Bomba Secundaria	Bomba Turbomolecular	Transferencia Cinética Seca
	Vapor Bomba de difusión	Transferencia cinética en húmedo
	Bomba de cristal	Entrampamiento en seco
	Bomba de ionización

Razones para utilizar una bomba de vacío:

1. Proporcionar una fuerza
2. Recoger el polvo
3. Retirar los constituyentes activos y reactivos
4. Retirar los gases atrapados y disueltos
5. Disminuir la transferencia térmica
6. Aumentar el «camino libre medio» de las moléculas de gas para que la presión sea útil.

El camino libre medio es la distancia que recorre una molécula antes de colisionar con otra. Una molécula podría experimentar los siguientes tipos de flujo en el vacío:

1. Flujo viscoso, turbulento: Tremendo movimiento aleatorio a medida que las moléculas tratan de moverse hacia cualquier espacio abierto que pueda conducir a una salida más rápida.
2. Flujo viscoso, laminar: Después de unos minutos, la prisa de las moléculas por salir termina y comienzan a moverse hacia una salida de forma ordenada.
3. Flujo molecular: El camino libre medio se hace más largo dentro del diámetro de la tubería creando un flujo libre de moléculas. Las moléculas de gas chocarán más con las paredes de la tubería (contenedor) que con otra molécula. A medida que la presión disminuye, la conductancia también desciende hasta que el flujo de gas se convierte en flujo molecular. La conductancia es la medida de la masa de gas que fluye a la presión media por metro de longitud de la tubería.

Ventajas de una bomba de vacío

• Mueve un gran volumen de aire/bajo vacío
• Convierte la presión en flujo (requiere mayor presión para funcionar)
• Recoge suciedad, polvo y residuos
• Ahorra energía
• Durable

Aplicaciones de la bomba de vacío

• Procesos médicos que requieren succión como terapia o espectrómetros de masas
• Aplicaciones químicas y farmacéuticas
• Instrumentos analíticos científicos que analizan materiales sólidos, gaseosos, superficiales, líquidos y biológicos como la microscopía electrónica
• Industrias de proceso para ventilar humos, eliminar polvo y suciedad, alimentar equipos y compactar basura:
  • Molinos de azúcar
  • Papel de pulpa &
  • Cemento
  • Tubos de vacío
  • Lámparas eléctricas
  • Semiconductores
  • Recubrimiento de vidrio
• Los giroscopios de los instrumentos de vuelo son alimentados por una fuente de vacío en caso de fallo eléctrico.
• Plantas de tratamiento para sistemas de aguas residuales
• Evacuar el agua de una zona a otra, como hace una bomba de sumidero en un sótano.

Sistema Venturi VS Bomba de vacío

Un sistema Venturi puede utilizarse en muchas de las mismas aplicaciones que una bomba de vacío. La principal ventaja del sistema Venturi de Nex Flow (Ring Vac) es que las unidades son compactas y robustas, fáciles de configurar y no requieren mantenimiento en comparación con las bombas de vacío. Cuando se ventila aire de forma continua – la elección de una bomba de vacío de baja presión puede ahorrar costes de energía. Sin embargo, si lo que se busca es el transporte intermitente de materiales, un sistema de vacío anular accionado por aire comprimido con un interruptor de encendido/apagado instantáneo puede ahorrar costes de energía cuando se utiliza aire comprimido.