Entrenamiento de Tecnologias de Vacio

Performance You Demand. Reliability You Trust.

Entrenamiento de Tecnologias de Vacio

Por: Angel Diaz Diciembre 2014




Material a cubrir

Historia del Vacio Presión Flujo Conductancia/ Delta P/ Q Temperatura Recibidores- Tanques Evacuación “Pump Down” Filtración “Leakage” In vs Out Determinando Flujo Operación en Elevación Tamaño de tuberías

• Gases • Presión de Vapor • Bombeando Condensables • Sistemas centrales • Consideraciones especiales para

ciertas aplicaciones • Todo lo demás


Historia del Vacio

• 320 B.C. Aristóteles

• Horror Vacui- • La Naturaleza aborrece el vacío

• 1643- Evangelista Torricelli- Barómetro • Casi Dos mil años para probar que el vacío existe!

• Esferas de Magdeburgo de 1656? • Otto van Guericke?


Esferas de Magdeburgo

Otto von Guericke (1602-1686) Inventor de la bomba de Piston

Circa 1650 “single barrel air pump”


Esferas de Magdeburgo

No consta que tipo especificoo de bomba se utilizo (agua o mercurio?) Se estima que hacen falta 2 toneladas de fuerza para separarlas

Y pregunto…. Como se mide el vacio?


Como se mide el vacío ?

mm Hg

torr

Pa kPa

hPa

microns

millitorr

PSIA In HgA

In H2O

Atm.

bar

mbar % Vac

Cual Escoger?

Comparacion: Neumatica Vacio Presion Positiva Presion- Negativa Flujo- CFM Flujo- CFM Caida en Presion Caida en Presion


Se utilizan varios tipos de unidades


Formulas Convenientes

Torr (mmHgA) = 760 - ("HgV x 25.4) = "HgA x 25.4 = psia x 51.7 = mbar x 0.75

"HgVacuum = 29.92 - (mmHg/25.4) = 29.92 - "HgA = 29.92 - (psia x 2.036) = 29.92 - (mbar x 0.0295) = "wc x 0.0735


Flujo CFM - SCFM - ACFM - ICFM

Tipos de flujo

Turbulento

Laminar

Molecular



CFM- CUBIC FEET PER MINUTE

(Desplazamiento) Desplazamiento físico total de la

recamara de la bomba @ 100% Eff.



SCFM- STANDARD CUBIC FEET PER

MINUTE (Flujo Masico)

Aire en condiciones estándar: 68F, 29.92”Hg, 36%RH, 0.075#/ft3



ACFM ACTUAL CUBIC FEET PER MINUTE

(Flujo Volumetrico ) Volumen actual de aire que ha sido expandido en el vacío o comprimido

sobre la presión atmosférica



ICFM INLET CUBIC FEET PER MINUTE (Flujo Volumetrico de entrada)

Volumen actual de aire en la entrada de la bomba o el compresor

Lo mismo que ACFM


Formulas

1 SCFM = 4.5lbs./hr.(Equival.Aire) = 0.472 NL/s = 2.04 kg/hr ACFM = SCFM x 760 x To + 460 SCFM x (P1/P2)= ACFM Po 530 - o’- ACFM = W x 359 x 760 x 460 + To x 1 Mw Po 492 60 Donde : W= Carga(#lbs/hr) Mw = Mol. Wt. of gas Po = Oper pressure (Torr) To = Operating temp (deg F)


SCFM to ACFM

Nivel de Vacio Torr

Ratio SCFM:ACFM

760 1:1

500 1:1.5

380 1:2

300 1:2.5

250 1:3

200 1:3.8

150 1:5

125 1:6

100 1:7.6

Nivel de Vacio Torr

Ratio SCFM:ACFM

75 1:10

50 1:15.2

35 1:22

25 1:30.4

20 1:38

15 1:50.7

10 1:76

5 1:152

2 1:380


SCFM to ACFM


SCFM to ACFM


Gases

Boyles Law Charles law Combined gases law

Temperatura constante El volumen y la presion cambian


Gases

Boyles Law

Charles law Combined gases law

Presion constante El volumen y la temperatura cambian


Gases

Boyles Law Charles law

Combined gases law


Gases Ideales

Las Leyes de Gases Ideales establece: PV = mRT, donde:

P = presion absoluta (“HgA) V = volumen (CFM)

M = masa (lb/min flujo), R = Constante de gases ideales

T = temperatura (oRankin) Todas las unidades tiene que ser unidades ABSOLUTAS


Gases Ideales

Si deseamos SCFM- Para convertir 500 ACFM @ 100oF a 24”HgV a SCFM: Solucionar por V1 (en SCFM)

Donde: P1 = 29.92”HgA (Presion estandar en unidades absolutas) T1 = 520oR (Temperatura estandard en unidades Absolutas – expresado en Rankin) V2 = 500 ACFM, P2 = 5.92 “HgA (29.92 – 24”HgV) T2 = 560oR (460 + 100)


Gases Ideales


Y por que esto es importante?

Esto es muy importante por que si no tenemos las unidades correctas el sistema

que se especifica de 106 SCFM@ 24”Hg podría ser escogido 5 Veces mas grande si

escogemos uno de 500 SCFM!! Esto pasa con aplicaciones de Hospital

Todo se especifica en SCFM


Pasos a seguir

1. Determinar el caudal 2. Determina la presión minima

3. Determina la presión de trabajo 4. Determina el caudal efectivo @ la

presión de trabajo. 5. Identificar la temperatura del gas/aire


Temperatura


Tanques de Reserva


Tanques de Reserva

Es muy importante Utilizar Tanques que

sean para vacio


Tanques de Reserva


Tanques de Reserva

Hay que definir la funcion del tanque Anadir volumen Anadir reserva Anadir separacion Proteccion de solidos o liquidos repentinos


Tanques de Reserva

Hay que definir la funcion del tanque Anadir volumen

Uso aleatorio de recamaras Evitamos que se colapse el nivel de vacio


Tanques de Reserva

Hay que definir la funcion del tanque Anadir Reserva

Sistema central


Tanques de Reserva

Hay que definir la funcion del tanque Anadir Separacion


Evacuacion de un tanque cerrado

Para definir el tamaño de la bomba: (si tenemos definido el T deseado)

Q (ACFM)= V x Ln (P1/P2) Q=Caudal en ACFM V= Volumen del sistema P1= Presion Inicial – (atmosferica) en torr P2= Presion final deseada (vacio) en torr


Evacuacion de un tanque cerrado

Para Definir el tiempo requerido si ya tenemos la bomba:

T (Minutos) =(V/Q) x Ln (P1/P2) Q=Caudal en ACFM V= Volumen del sistema P1= Presion Inicial – (atmosferica) en torr P2= Presion final deseada (vacio) en torr


Tiempo de Evacuacion

Para Definir el Volumen del sistema: V (en Ft3) =(S x T)/ Ln(P1/P2)

Donde: V= Volumen del sistema (Ft3) P1= Presión Inicial (alta) en Torr P2= Presión Final Deseada en Torr T= Tiempo de evacuación en minutos S= Capacidad de la bomba, ACFM promedio (de P1 a P2)


Filtracion- Leak Rates Establecido por el vol del sistema





Estas filtraciones anaden carga al volumen total sistema


Filtracion Causas posibles

Desorption

Difussion

Permeation

Internal Leak

External Leak

Vaporization



Ej. Unidades vs. Velocidad mmHgV vs InHg


Ej. Unidades vs. Velocidad Nominal CFM


Operacion en Altitud

Que Cambia?

La presión Atmosferica disponible cambia.

29.9”Hg no es posible Ninguna medida “Gauge” es confiable.

El caudal también tiene que ser ajustado









Cuando se opera en altitud hay que tener en cuenta las ineficiencias de los abanicos,

accesorios, sistemas de enfriamiento y la presión de

descarga disponible



Altitud: Mexico D.F. 2,250mtrs 7,200 ft Vacio Máximo = 23”hg Aprox



Altitud: Bogota 2,640 mtrs 8,660 ft Vacio Máximo = ?? hg Aprox



Altitud: Bogota 2,640 mtrs 8,660 ft Vacio Máximo = 22.5”hg Aprox


Tamaño de Tuberías

Factores a considerar: 1. Composición del “aire” 2. Largo de tuberías 3. Cantidad de Curvas, válvulas, T’s. 4. Altura del edificio 5. Material preferido 6. Códigos de construcción

7. Velocidad de Aire ¿? ¿? ¿? ¿? ¿? ¿? ¿? ¿?

¿Por qué? Se asume fluidos viscosos (no fluido moleculares)-

Esto es para que funcionen las formulas y también para mantener la fricción a un mínimo


Gases- Velocidad maxima


Gases- Velocidad maxima

No es posible Que el gas Viaje mas rapido que la velocidad de sonido. Esto solo funciona para Aire seco


Gases- Humedad atrapada









Equivalent Length of Straight Pipe (feet) — Copper Pipe

Type of fitting

Size

¾" 1" 1¼" 1½" 2" 2½" 3" 4" 6" 8" Elbow-45° 0.5 1 1 1.5 2 2.5 3.5 5 7 11 Elbow-90° 2 2.5 3 4 5.5 7 9 12.5 19 29

Tee-90°-Run 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 2 3

Tee-90°-Side Branch 3 4.5 5.5 7 9 12 15 21 34 50

Valve - Ball 5 0.5 0.5 0.5 Valve - Gate 0.5 1 1.5 2 3.5 5

Valve - Butterfly 7.5 10 15.5 16 13.5 12.5

Valve - Check 3 4.5 5.5 6.5 9 11.5 14.5 18.5 26.5 39 Coupling 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 2 3






Para una tuberia de 3”dia los conectores pueden anadir de 5 a 20ft de tuberia equivalente cada uno




En un sistema tipico esto puede anadir de

150 a 200 Pies de longitud (45 a 60 metros adicionales)

Esto puede ser critico

dependiendo de LA APLICACION


Sistema de aire comprimido tipico

Y como se diferencia esto de un sistema de vacio?



Hay que anadir todos los elementos para conseguir la suma total de la tuberia



El caudal total es la suma de todas las secciones individuales


Tuberias- Esquematico


Caida en presion

La caida en presion max <10% Bp (Torr)

Excepto:

Cuando hace falta para conseguir la presion deseada ie. Hospitales y clinicas

Es posible que la caida en presion sea deseada segun el tipo de aplicacion


Caida en presion

Delta P <10% Bp


Gases

En el dia de hoy vamos a hablar de bombas de vacio que manejan Aire.

SOLO AIRE Pero en caso de encontrar agua:

Hay un limite para la humedad maxima permitida en una bomba de vacio de paletas

lubricada


Para obtener temperatura necesaria para evaporar agua:


Si el aceite tiene agua, el vacio maximo depende de la presion de vapor . Esto es un problema con las bombas de vacio con aceite contaminado

Steam Table


Bombas de vacio de paletas rotativas

!!! La calidad del aceite es muy importante !!!


Bombas de vacio de paletas rotativas


Sistemas Quincy

Hay tres versiones Diferentes:

QV , QVIS , QVMS


Sistemas Quincy


QV QVIS QVMS

Quincy Vacuum Bomba sola


Sistemas Quincy


QV QVIS QVMS

Quincy Vacuum Industrial systems


Sistemas Quincy


QV QVIS QVMS

Quincy Vacuum Medical system


Modelos QV- bomba sola

Model Capacity Hp Simplex Duplex/Triplex

QVMS01 19 1.5 Y Y

QVMS02 28 2 Y Y

QVMS03 45 3 Y Y

QVMS04 75 4 Y Y

QVMS07 145 7.5 Y Y

QVMS10 215 10 Y Y

QVMS15 280 15 Y Y

QVMS20 375 20 Y Y


QVIS

Bomba de vacio 10HP


Sistemas Centrales

Sistema central Tanque Vertical Tanque Horizontal


Sistemas Centrales

Quincy Plataforma


Sistemas Centrales

Quincy Plataforma


!!!! GRACIAS !!!!


!!!! GRACIAS !!!!

Ahora a un resumen


Y que hace falta saber para poder analizar una peticion de un cliente?


Informacion del Proceso

• Presion en la succion, Flujo deseado? • Actual, Maxima y minima aceptable • Temperatura en la succion • Temperatura del agua

• Composicion de Gas en la entrada • “TRAZAS” no existe en el diccionario

• Tipo de liquido aceptable para la operacion • Presion en la descarga? • Altitud


Diseno Mecanico

• MATERIALES DE CONSTRUCCION • SELLOS (TYPO Y MATERIAL) • ELECTRICO (DISPONIBLE Y CLASIF. DE AREA.-

NEMA 4, NEMA 7) • HEAT EXCHANGER (TEMA,ASME ETC...) • SEPARATOR (ASME?) • INSTRUMENTACION • VALVULAS ACEPTABLES • OTRAS RESTRICCIONES (SPECIFICAS A LA

APLICACION)


Altitud- Como afecta el vacio que se puede conseguir?


No es posible Que el gas Viaje mas rapido que la velocidad de sonido. Esto solo funciona para Aire seco

Por que la velocidad del gas es importante?


Por que la velocidad del gas es importante?


Quiz- Preguntas

•Como se calcula la caida en presion? •Cual es el maximo “Delta P” permitido? •Como se calcula la tuberia equivalente? •Como se puede llegar a 30”Hg? •Es importante la velocidad del aire? •Cual es la diferencia de un tanque de reserva vs. un tanque separador? •Cual es la vida util del Aceite QV? •Es importante cambiarlo? Por que?


Quiz- Preguntas •Como se calcula la tuberia equivalente?

•Utilizar tablas para cada elemento •Como se calcula el Delta P?

•Anade los elementos a la tuberia para un total completo de toda la tuberia equivalente.

•Cual es el maximo “Delta P” permitido? •10%Bp

•Como se calcula el Delta P Total? •Anade el total de “delta p/100Ft” x Actual equivalent length.


Quiz- Preguntas

•Como se puede llegar a 30”Hg? •No se puede

•Es importante la velocidad del aire? •Si se desea precipitar o separar el agua

•Cual es la diferencia de un tanque de reserva vs. un tanque separador?

•Almacenamiento vs Precipitacion •Cual es la vida util del Aceite QV?

•500 a 750Hrs- segun el proceso •Es importante cambiarlo? Por que?

•Asegurar el vacio maximo y longevidad del equipo.


Gracias!!!

Gracias!!! G

raci

as!!

!

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