Industria criogénica

Las bombas criogénicas y sus aplicaciones industriales.

¿Qué son las bombas criogénicas? 

Las bombas criogénicas son dispositivos utilizados para bombear gases y vapores a bajas temperaturas, generalmente por debajo de -150 °C. Las bombas criogénicas se utilizan generalmente en aplicaciones en las que se requiere un alto grado  de limpieza y pureza en el entorno de trabajo, como en la fabricación de semiconductores y los estudios de física de alta energía. Estas bombas se basan principalmente en el precepto de adsorción y desorción de gases en superficies sólidas, lo que les permite adquirir un vacío extremadamente alto en sistemas cerrados.

¿Cómo funcionan las bombas criogénicas?

Las bombas criogénicas utilizan un material adsorbente, normalmente carbón activado, que se enfría a bajas temperaturas mediante un refrigerador criogénico. Cuando los gases y vapores entran en contacto con el material adsorbente, se adhieren a su superficie y se eliminan del sistema. Para regenerar el material adsorbente y eliminar los gases adsorbidos, el material se calienta a alta temperatura mediante resistencias eléctricas o inyectando un gas caliente. Este proceso de adsorción y desorción se repite continuamente para mantener el vacío en el sistema.

Tipos de Bombas criogénicas.

Existen diferentes tipos de bombas criogénicas, cada una de ellas con sus propias características y aplicaciones. Las bombas criogénicas más comunes son las bombas centrífugas, las bombas de tornillo, las bombas de engranajes, las bombas de paletas y las bombas de vacío. Cada una de estas bombas ofrece características únicas para satisfacer las necesidades de una amplia gama de industrias.

Las bombas de tornillo.

Las bombas de tornillo son un equipo utilizado para la transferencia de líquidos criogénicos. Estas bombas se caracterizan por su alto rendimiento y bajo consumo de energía. Estas bombas se utilizan principalmente para la transferencia de oil y gas y otros fluidos a presiones bajas y temperaturas extremadamente bajas.

Bomba de tornillo
Bomba de tornillo.

Las bombas centrífugas.

Las bombas centrífugas son la herramienta idónea  para las aplicaciones que requieren un flujo constante. Estas bombas son adecuadas para la transferencia de líquidos a presiones bajas y altas temperaturas como para  transferir gases licuados a una diversidad de aplicaciones industriales, como en el proceso de regasificación de gas natural en estaciones de suministro y repostaje  Estas bombas tienen una carcasa de acero inoxidable para resistir el agresivo medio ambiente de los líquidos criogénicos. 

Bomba centrifuga
Bomba centrífuga.

Bomba centrifuga Asimer Group
Bomba centrífuga Asimer Group.

Bomba centrifuga Asimer
Bombas centrífugas Asimer.

Las bombas de paletas.

Las bombas de paletas criogénicas también se utilizan comúnmente para la transferencia de líquidos criogénicos a presiones bajas y temperaturas extremadamente bajas. Estas bombas son una opción popular en la industria química para la transferencia de productos químicos y en la industria textil para la transferencia de productos. También se utilizan en la limpieza de aceite en circuitos cerrados y en la transferencia de agua en instalaciones de refrigeración.

Las bombas de paletas criogénicas se caracterizan por su bajo nivel de ruido y por tener un mantenimiento relativamente limitado en comparación con otros tipos de bombas. Su diseño de paletas permite una transferencia de fluidos suave y sin pulsaciones, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren un flujo constante.

Bomba de paletas
Bomba de paletas.

Las bombas de engranajes. 

Las bombas de engranajes también se utilizan para la transferencia de líquidos criogénicos. Estas bombas se caracterizan por su alta fiabilidad, resistencia al desgaste y durabilidad. Estas bombas se utilizan principalmente para la transferencia de líquidos a presiones bajas y temperaturas extremadamente bajas.

Bomba de  engranajes
Bomba de engranajes.

Las bombas de vacío.

Las bombas de vacío son utilizadas para crear y mantener un ambiente de vacío en aplicaciones que involucran gases a presiones extremadamente bajas. Si bien pueden ser utilizadas en aplicaciones criogénicas, no son consideradas como bombas criogénicas en sí mismas. Estas bombas tienen un diseño robusto y resistente a la corrosión, y pueden operar con una eficiencia relativamente alta.

Es importante destacar que la utilización de bombas de vacío en aplicaciones criogénicas es común debido a la necesidad de crear y mantener un ambiente de vacío en cámaras criogénicas para minimizar la transferencia de calor por conducción y convección. Sin embargo, su función principal es crear y mantener un ambiente de vacío, y no la manipulación de gases criogénicos.

En resumidas cuentas,  podríamos decir que las bombas criogénicas son una herramienta vital para la industria de procesamiento de líquidos criogénicos. Estas bombas ofrecen una combinación única de rendimiento y fiabilidad, y están diseñadas para satisfacer las necesidades de una amplia gama de aplicaciones industriales. Por lo tanto, es importante entender los diferentes tipos de bombas criogénicas disponibles en el mercado para elegir la bomba criogénica adecuada para sus necesidades.

Aplicaciones industriales de las bombas criogénicas.

La Industria 4.0 y la Revolución del Mecanizado CNC han traído consigo un cambio significativo en el diseño y la fabricación de bombas criogénicas, transformando por completo su eficiencia y rendimiento. La integración de tecnologías avanzadas de mecanizado y control numérico computarizado (CNC), están liderando el camino hacia la producción de bombas criogénicas más precisas, confiables y adaptables a las demandas de la industria. Estas innovaciones están marcando el futuro de la fabricación de bombas criogénicas, ofreciendo una combinación única de rendimiento y fiabilidad para satisfacer las necesidades de una amplia gama de aplicaciones industriales.

Las bombas criogénicas son ampliamente utilizadas en la industria para diversas aplicaciones, entre las que se incluyen:

Fabricación de semiconductores:

En la producción de semiconductores, se requiere un ambiente de trabajo extremadamente limpio y libre de impurezas. Las bombas criogénicas se utilizan para eliminar los gases y vapores no deseados del ambiente de trabajo y mantener el vacío en los sistemas cerrados.

Investigación en física de alta energía:

En la investigación en física de alta energía, se utilizan aceleradores de partículas para estudiar la estructura de la materia. Las bombas criogénicas se utilizan para mantener el vacío en los tubos de los aceleradores de partículas y eliminar los gases y vapores que puedan afectar a la precisión de las mediciones.

Fabricación de productos farmacéuticos:

En la fabricación de productos farmacéuticos, se requiere un alto grado de limpieza y pureza en el ambiente de trabajo. Las bombas criogénicas se utilizan para eliminar los gases y vapores no deseados del ambiente de trabajo y mantener el vacío en los sistemas cerrados.

Industria aeroespacial:

En la industria aeroespacial, las bombas criogénicas se utilizan para simular el vacío del espacio en los sistemas de prueba de satélites y otros equipos espaciales.

Investigación científica:

Las bombas criogénicas también se utilizan en la investigación científica para mantener el vacío en los sistemas cerrados y eliminar los gases y vapores que puedan interferir en las mediciones y experimentos.

Ventajas y desventajas de las bombas criogénicas.

Ventajas

  • Capacidad para lograr un vacío extremadamente alto.
  • Alta eficiencia. 
  • Bajo mantenimiento.
  • Vacío limpio sin riesgo de contaminación por hidrocarburos.

Además, estas bombas son capaces de manejar grandes volúmenes de gas y vapor, lo que las hace ideales para su uso en aplicaciones industriales.

Desventajas

Sin embargo, también existen algunas desventajas asociadas al uso de las bombas criogénicas:

  • Requieren un enfriamiento continuo mediante un enfriador criogénico, lo que puede resultar en un consumo significativo de energía. Además, la regeneración del material adsorbente puede llevar mucho tiempo y puede resultar en largos tiempos de inactividad del sistema.
  • Pueden ser costosas en comparación con otros tipos de bombas utilizadas en aplicaciones de vacío.
  • Pueden ser sensibles a ciertos gases y vapores, lo que puede limitar su uso en algunas aplicaciones.

A pesar de estas desventajas, las bombas criogénicas siguen siendo ampliamente utilizadas en una variedad de aplicaciones industriales debido a su capacidad para lograr un alto vacío y mantener un ambiente de trabajo limpio y libre de impurezas. Además, la investigación y el desarrollo continuos en el campo de las bombas criogénicas han llevado a mejoras en la eficiencia y la durabilidad de estas bombas, lo que las hace aún más atractivas para su uso en la industria.

Conclusiones.

Las bombas criogénicas son dispositivos clave en una amplia variedad de aplicaciones industriales donde se requiere un alto grado de limpieza y pureza en el ambiente de trabajo. Si bien presentan algunas desventajas, pero sus ventajas en términos de eficiencia, capacidad para manejar grandes volúmenes de gas y vapor, y capacidad para lograr un alto vacío las hacen una opción atractiva para su uso en la industria.

El campo de las bombas criogénicas sigue evolucionando y mejorando, lo que lleva a la creación de nuevas aplicaciones y al aumento de su uso en la industria. Con el tiempo, es probable que las bombas criogénicas se conviertan en una parte cada vez más importante de la tecnología industrial y de investigación, ayudando a impulsar el desarrollo y la innovación en una variedad de campos.