La presión mínima alcanzable por una bomba de anillo líquido no está determinada por la precisión de mecanizado de la bomba, sino por la temperatura del agua de trabajo. Una vez que la presión desciende hasta la presión de vapor saturado correspondiente a la temperatura del agua, el anillo líquido dentro de la bomba comienza a vaporizarse por sí mismo, la película de agua ya no puede sellar y la velocidad de bombeo cae a cero. La mayoría de los reportes en planta durante el verano de "ciclos más largos, la bomba no está averiada" se reducen a este punto.
En un enfriador rápido por vacío para alimentos, esta bomba es responsable de una sola etapa: los primeros minutos tras la entrada de alimento caliente a 90°C en la cámara, cuando la tasa de evaporación es concentrada, llevando el material de 90°C a aproximadamente 50°C. Después de eso, el trabajo pasa al captador de agua y a la bomba de paletas rotativas.
Su función en el enfriador rápido
La CVF-600W tal como se entrega (600 kg por lote, cámara de 3.2 m³) está equipada con una bomba de anillo líquido 2BV5131 (11 kW), que opera de 0 a 5 minutos para llevar el material de 90°C a 50°C; una bomba de paletas rotativas tipo 300 (7.5 kW) trabaja luego con el captador de agua YXEV-20 para llevarlo de 50°C a 15°C, con un tiempo total por lote de 18–22 minutos.
La razón por la que esta etapa no utiliza directamente la bomba de paletas rotativas es que la carga de vapor de agua del material a 90°C es concentrada; al entrar en la cámara de la bomba de paletas rotativas es absorbida por el aceite de la bomba, el aceite se vuelve lechoso rápidamente y la velocidad de bombeo cae. La bomba de anillo líquido utiliza agua como pistón, no tiene aceite, y el vapor de agua que entra en ella simplemente se suma al agua. El costo es que necesita un circuito de agua adicional, y su velocidad de bombeo está limitada por la temperatura del agua.
Cámara del enfriador rápido por vacío para alimentos, puerta de acero inoxidable con manija de longitud completa (proyecto de comida cocinada en Tailandia, antes del envío en agosto de 2026)
La temperatura del agua fija su límite
La presión última de una bomba de anillo líquido es la presión de vapor saturado correspondiente a la temperatura del agua de trabajo. Esta relación puede consultarse directamente:
| Temperatura del agua de trabajo | Presión de vapor saturado del agua | Rango que no puede bombearse a esta temperatura del agua |
|---|---|---|
| 10°C | 1.23 kPa | por debajo de 1.2 kPa |
| 15°C | 1.71 kPa | por debajo de 1.7 kPa |
| 20°C | 2.34 kPa | por debajo de 2.3 kPa |
| 25°C | 3.17 kPa | por debajo de 3.2 kPa |
| 30°C | 4.25 kPa | por debajo de 4.2 kPa |
| 35°C | 5.63 kPa | por debajo de 5.6 kPa |
| 40°C | 7.38 kPa | por debajo de 7.4 kPa |
Esta tabla explica dos cosas.
Primero, por qué el punto de conmutación se fija en 10 kPa. 10 kPa corresponde a una temperatura de saturación del agua de aproximadamente 45.8°C; el material acaba de descender a 45–50°C en este punto, y la bomba de anillo líquido no puede mantener la presión más baja, por lo que se transfiere al captador de agua y a la bomba de paletas rotativas, lo que se ajusta al proceso. Las dos etapas de bomba son una disposición en paralelo, y la secuencia de tuberías no debe invertirse; esto se trata en Lógica de configuración del enfriamiento en dos etapas.
Segundo, por qué los ciclos se alargan en verano. En plantas donde la torre de enfriamiento suministra agua a 32/37°C, el agua de trabajo circula a 30–35°C, el límite de la bomba de anillo líquido sube a 4–6 kPa, y la etapa de desbaste debe funcionar uno o dos minutos más. Esto no es una falla de la bomba; la temperatura del agua ha subido. Para mantener estable la etapa de desbaste, alimente la bomba con agua de suministro de la torre de enfriamiento, no recircule directamente el agua de retorno, y mantenga un suministro continuo de agua de enfriamiento fresca. Para un proyecto de clase 600 kg el agua de reposición es de aproximadamente 2.0 m³/h (bomba de anillo líquido de una etapa, como la 2BV5061).
Dos cámaras de enfriador rápido lado a lado, con el gabinete con rejillas de enfriamiento y panel de control a la derecha (mismo proyecto)
Cuatro tipos de problemas en planta, todos relacionados con el agua
Falta de agua, corte de agua. El anillo líquido no puede establecerse, la bomba funciona en seco, la velocidad de bombeo es cercana a cero y las caras frontales se desgastan. La secuencia de arranque debe escribirse en el procedimiento operativo: primero el agua, luego arrancar la bomba.
Incrustaciones. El agua dura incrusta el juego entre el impulsor y la carcasa de la bomba; el juego crece y la velocidad de bombeo cae año tras año. Los clientes suelen describirlo como "después de dos o tres años, la misma cámara tarda cada vez más en hacer vacío"; la detección de fugas no encuentra nada, y solo al abrir la bomba se ven las incrustaciones. El remedio es agua ablandada, o limpieza periódica según la calidad del agua.
Cavitación. Forzar una bomba de anillo líquido hasta cerca de la presión de vapor saturado de la temperatura del agua provoca la vaporización local del anillo líquido, un ruido crepitante dentro de la bomba y picaduras en el impulsor. La etapa de desbaste de un enfriador rápido opera a alta temperatura y normalmente no llega a esto; bombear por debajo de 2 kPa con ella sí lo hará.
Congelación y rotura en invierno. El agua en una bomba de anillo líquido es de paso único. Cuando la temperatura ambiente es inferior a 0°C y la bomba está parada más de 1 hora, el agua dentro de la bomba debe drenarse. En proyectos del norte donde la bomba se detiene sin drenar, las carcasas e impulsores agrietados son una causa común de devoluciones por reparación.
También está la secuencia de parada: después de que la bomba de anillo líquido se detiene, el anillo líquido retrocede y el agua en la tubería puede ser succionada de vuelta. Instale una válvula neumática o válvula de mariposa en la entrada de la bomba; cierre la válvula primero, luego rompa el vacío. Para el programa de mantenimiento rutinario véase Guía de mantenimiento del equipo de enfriamiento por vacío.
Dos situaciones en las que no debe usarse una bomba de anillo líquido
Donde la planta no tiene ni suministro ni drenaje de agua, debe añadirse un tanque de agua para circulación, y el esfuerzo de operación y mantenimiento aumenta en consecuencia; donde se requiere mantener el vacío a largo plazo y el agua no debe retornar cuando la bomba se detiene, la bomba de anillo líquido no es una bomba de retención.
Por el contrario, un precooler por vacío de frutas y verduras carga a temperatura ambiente con una carga de vapor de agua pequeña, y la configuración estándar utiliza directamente una bomba de paletas rotativas, sin bomba de anillo líquido. Esta es una de las líneas divisorias entre precoolers y enfriadores rápidos en el lado del vacío; confirmar este punto en la etapa de selección puede ahorrar todo un circuito de agua. Para configuraciones de enfriadores rápidos por tamaño de lote véase Enfriador rápido por vacío para alimentos.