Lubricantes para bombas de vacío: paletas rotativas, tornillo seco y bombas difusoras
Una bomba de paletas rotativas Busch RA 0100 trabaja a 10⁻² mbar. Si el aceite de bomba tiene una presión de vapor de 0,01 mbar a 40°C — un valor modesto para un aceite mineral convencional —, la evaporación continuada de aceite en la cámara contaminará el producto aguas abajo y degradará el aceite en horas. Esta guía técnica explica cómo seleccionar el lubricante correcto para cada tecnología de bomba de vacío, gestionar los condensados y determinar cuándo cambiar el aceite antes de que falle el sistema.
Conceptos clave: presión de vapor, backdiffusion y miscibilidad
La lubricación de bombas de vacío difiere radicalmente de la lubricación industrial convencional. El parámetro dominante no es la viscosidad ni el índice VI — es la presión de vapor del aceite a temperatura de trabajo. Si la presión de vapor del lubricante es comparable o superior al vacío final que necesita la bomba, el aceite se convierte en la mayor fuente de contaminación del sistema.
Bombas de paletas rotativas (Rotary Vane Pumps)
Las bombas de paletas rotativas como las series Busch RA/RC, Leybold TRIVAC, Edwards RV o Pfeiffer Duo son las más comunes en vacío industrial grueso y medio (10⁻¹ a 10⁻³ mbar). El aceite cumple simultáneamente tres funciones: lubricación de paletas y rodamientos, sellado entre cámara y escape, y refrigeración de la cámara.
Aceite de bomba de paletas: especificaciones técnicas
- Presión de vapor < 0,001 mbar a 20°C
- Viscosidad: VG 68-100 a 40°C (bomba fría VG 100; bomba caliente VG 68)
- Alto punto de ebullición inicial: > 300°C
- Bajo contenido en aromáticos (base desnaftenizada o sintética)
- Sin aditivos volátiles (sin cloro, fósforo, azufre lábil)
- Mineral desnaftenizado VG 100: coste bajo, apto vacío < 10⁻² mbar
- PAO VG 68-100: mayor estabilidad oxidativa, vida útil ×2-3, vacío < 10⁻³ mbar
- PFPE (Fomblin, Krytox): vacío < 10⁻⁶ mbar, compatible con gases reactivos (O₂, F₂, Cl₂)
- Éster fosfórico: resistente a incendio, para vacío en plantas químicas
Bombas de tornillo seco (Dry Screw Pumps)
Las bombas de tornillo seco tipo Edwards SV, Pfeiffer OnTool o Busch COBRA no tienen lubricante en la cámara de compresión — de ahí el calificativo «seco». Los rotores helicoidales que no se tocan entre sí están sincronizados por engranajes en la caja de engranajes trasera. El lubricante solo está presente en esta caja de sincronización y en los rodamientos de apoyo de los rotores.
Caja de engranajes de sincronización
Los engranajes de sincronización de una bomba de tornillo seco trabajan a velocidades de hasta 6.000 rpm con cargas de impacto significativas por variación de presión diferencial. El aceite debe ser EP resistente a la espuma y con excelente separación de agua.
- Aceite de engranajes sintético PAO VG 150-220, clase EP
- Aditivos EP de azufre-fósforo (sin cloro activo)
- Temperatura de caja: 60-120°C según carga
Rodamientos de rotor
Los rodamientos de apoyo de los rotores pueden estar en el lado frío (30-60°C) o en el lado caliente (100-180°C) dependiendo del diseño de la bomba. Los de lado caliente exigen grasa de alta temperatura.
- Grasa NLGI 2 base PAO-éster para T > 120°C
- Grasa PFPE para lado caliente con gas corrosivo (F₂, Cl₂)
- Sin grasa de litio simple: se degrada > 150°C
Bombas difusoras y turbomoleculares: aceites de ultra-alto vacío
Las bombas difusoras (diffusion pumps) como las Leybold DIJ o Varian VHS funcionan con un jet de vapor de aceite a alta temperatura. El aceite se evapora, expande por una boquilla y arrastra las moléculas de gas hacia el sistema de pre-vacío. Este principio hace que la presión de vapor del aceite a la temperatura de la pared fría (20-30°C) sea el parámetro limitante del vacío final alcanzable.
| Fluido difusor | Presión vapor (20°C) | Vacío final típico | Aplicación | Coste relativo |
|---|---|---|---|---|
| Aceite difusor mineral (Apiezon L) | ~10⁻⁷ mbar | 10⁻⁶ mbar | Vacío industrial general | 1× |
| DC-704 (silicona tetrafenil) | ~4×10⁻⁸ mbar | 5×10⁻⁷ mbar | Recubrimiento óptico, I+D | 3× |
| DC-705 (silicona pentafenil) | ~4×10⁻¹⁰ mbar | 10⁻⁸ mbar | Alto vacío, aceleradores | 8× |
| Fomblin YR-1800 (PFPE) | ~10⁻¹³ mbar | 10⁻⁹ mbar | Ultra-alto vacío, UHV | 50× |
| Santovac 5 (polifeniléter) | ~4×10⁻¹⁰ mbar | 10⁻⁸ mbar | Semiconductores, HV analítico | 15× |
Resumen: lubricante por tecnología y nivel de vacío
| Tecnología | Vacío final | Lubricante zona activa | Lubricante rodamientos | Intervalo cambio |
|---|---|---|---|---|
| Paletas rotativas (mineral) | 5 mbar – 5×10⁻² mbar | Mineral desnaftenizado VG 100 | Grasa NLGI 2 PAO | 500-2.000 h |
| Paletas rotativas (PAO) | 5×10⁻² – 10⁻³ mbar | PAO VG 68-100 | Grasa NLGI 2 PAO | 2.000-4.000 h |
| Paletas rotativas (PFPE) | 10⁻³ – 10⁻⁴ mbar | PFPE VG 100 | Grasa PFPE/PTFE | Anual o {'>'} 4.000 h |
| Tornillo seco — engranajes | 10⁻³ – 10⁻⁴ mbar | — | PAO VG 150 EP | 2.000 h |
| Tornillo seco — rodamientos | — | — | Grasa PAO-éster NLGI 2 | Anual |
| Bomba difusora | 10⁻⁶ – 10⁻⁸ mbar | Silicona DC-704/705 o PFPE | Grasa PFPE (rodamientos) | 2-4 años (fluido) |
| Turbomolecular (rodamientos) | 10⁻⁷ – 10⁻¹⁰ mbar | — | Grasa PFPE/PTFE o sin grasa (magnético) | Anual o sin mantenimiento |
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Conclusión
La lubricación de bombas de vacío es un caso donde la selección incorrecta no solo acorta la vida de la bomba — puede comprometer el proceso completo. Un aceite mineral estándar en una bomba que necesita llegar a 10⁻⁴ mbar simplemente no permite alcanzar ese nivel de vacío, independientemente del estado mecánico de la bomba. La presión de vapor del lubricante es una limitación termodinámica, no mecánica.
El aceite de bomba de vacío es también un lubricante que trabaja en condiciones únicas: está en contacto permanente con el gas procesado, puede absorber condensados y está sometido a ciclos de temperatura y presión extremos. Por eso la gestión del aceite (nivel, color, olor, intervalo de cambio, gas ballast) es parte indisociable del mantenimiento de la bomba.
Las bombas de tornillo seco han desplazado a las de paletas en muchas aplicaciones de proceso por su ausencia de lubricante en la cámara, pero trasladan la complejidad de lubricación a la caja de engranajes: un aceite EP de engranajes incorrecto o contaminado con el gas procesado produce el mismo tipo de fallo catastrófico. Conocer la tecnología es el primer paso para mantenerla correctamente.
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