Cálculo del tiempo de evacuación de las cámaras de vacío 14 de septiembre de 2020
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Una de las aplicaciones más comunes de las bombas de vacío es la evacuación de cámaras de vacío. Este proceso elimina el gas de los depósitos cerrados en un tiempo determinado reduciendo la presión en una cámara de una presión inicial a una presión objetivo.
Calcular con precisión el tiempo de evacuación de la cámara de vacío es una tarea difícil, independientemente de quién sea.
Aquí tienes lo que necesitas saber:
Cálculo del tiempo de evacuación de la cámara de vacío
Podemos utilizar la siguiente ecuación logarítmica sencilla para calcular los tiempos de evacuación estimados, donde V es el volumen del recipiente, S es la velocidad de bombeo y p1 y p2 representan la presión inicial y la presión objetivo, respectivamente:
t = (V / S) * ln(p1 / p2)
Sin embargo, este enfoque simplificado no tiene en cuenta varios factores:
- Velocidad de bombeo
- Conductividad
- Efectos térmicos
- Desorción
Cada uno de estos factores afecta al tiempo de evacuación.
Velocidad de bombeo
La ecuación simplificada supone una velocidad de aspiración constante. Podemos realizar un cálculo más preciso aplicando esta ecuación a varios segmentos de la curva de velocidad típica de un tipo de bomba específico.
Cada uno de estos posibles tipos de bomba tendrá un impacto único en el tiempo de evacuación:
- Paletas rotativas lubricadas con aceite
- Espirales secas
- Tornillos
- Raíces multietapa
Conductividad
La conductividad mide el grado en que un objeto conduce la electricidad, calculada como la relación entre la corriente que fluye y la diferencia de potencial. Es la recíproca de la resistencia y se mide en siemens o mhos.
Debemos tener en cuenta la conductividad de las tuberías, las válvulas y otros componentes del sistema al calcular el tiempo de evacuación de la cámara de vacío. Cada componente conectado entre una bomba y un recipiente de vacío reduce la velocidad de bombeo efectiva y aumenta el tiempo de evacuación.
Tenga en cuenta que las tuberías de vacío añaden volumen al sistema y también deben evacuarse.
Efectos térmicos
La energía interna y la temperatura del gas restante se ven afectadas cuando se elimina la masa de gas de un volumen. En los procesos de evacuación lentos, la caída de temperatura se compensa mediante una transferencia de calor desde las paredes de la cámara.
Sin embargo, si el proceso es más rápido que unos minutos, el gas que se debe bombear se enfriará gradualmente. Esta refrigeración reducirá la eficacia de la velocidad de bombeo del sistema.
Desorción
La desorción es la liberación de una sustancia adsorbida de una superficie. Todos los materiales en un vacío liberan gases de sus superficies. El vapor de agua es el componente principal de la desorción, pero los lubricantes también pueden afectar a las tasas de desorción.
La desorción es la fuente dominante de gas en condiciones de vacío alto y ultraalto.
Consejo: Utilice nuestra calculadora en línea para simular sistemas de bombas, componentes y cámaras. Puede tener en cuenta las tasas de desorción al calcular el tiempo de evacuación.
Cálculos adicionales
Para calcular el tiempo de evacuación de una cámara de vacío, deben tenerse en cuenta todos los factores anteriores.
Sin embargo, para una estimación rápida, a menudo es suficiente realizar un uso segmentado de la ecuación simplificada del tiempo de evacuación.
Esta fórmula le proporciona el tiempo de evacuación ideal, pero probablemente será más largo dependiendo de los factores que contribuyan específicamente. También es importante tener en cuenta que estos resultados solo pueden considerarse una estimación razonable para vacíos aproximados. La presión de vacío fino oscila entre 1000 mbar y aprox. 0,1mbar.
Resumen
Al calcular los tiempos de evacuación de la cámara de vacío, puede realizar un cálculo básico para obtener una idea aproximada. Debe tener en cuenta la velocidad de bombeo, la conductividad, los efectos térmicos y la desorción cuando necesite una medición más precisa.
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