Factores a tener en cuenta a la hora de elegir los medidores de vacío Enero de 2024
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Cuando llegue el momento de seleccionar un nuevo vacuómetro para complementar su bomba o sistema de vacío, es importante adoptar un enfoque cuidadoso. A primera vista, puede parecer una tarea sencilla, pero hay varios factores que debe tener en cuenta.
Varios elementos afectan al rendimiento general de un medidor de vacío y rigen el proceso de toma de decisiones. Cada medidor tiene su propio rango de funcionamiento, nivel de precisión y ofrece sus propios conjuntos de ventajas… y limitaciones. Analizando estas áreas clave, podemos ayudarle a definir la elección correcta del manómetro para su sistema de vacío.
- Nivel de vacío de funcionamiento y precisión
- Impacto del proceso o aplicación en el manómetro
- Medioambientales
- Interfaz del sistema
- Costes y mantenimiento
Opciones de medidor de vacío
Antes de profundizar en estas opciones principales, investiguemos los tipos de manómetros. Hay dos categorías generales de medidores de vacío: Direct Gauges e Indirect Gauges.
Medidores directos
Un manómetro directo le proporcionará la presión del sistema de vacío, independientemente del tipo de gas (por lo tanto, también conocido como manómetros independientes del gas). Estos solo funcionarán eficazmente a presiones superiores a 10-4 mbar. Esto se debe a que dependen de que las moléculas del sistema tengan un efecto físico, y a presiones más bajas no hay suficientes para crear un efecto medible. Entre ellas destacamos:
- Piezo: medición precisa del vacío y la sobrepresión hasta alrededor de 1 mbar, punto en el que la precisión se desvía.
- Dial mecánico: proporciona una indicación visual de la presión, lo que resulta muy útil en aplicaciones en las que resulta útil disponer de una pantalla local.
- Capacitancia: muy precisa, capaz de medir desde la atmósfera hasta 10-4 mbar.
Medidores indirectos
Los medidores indirectos a menudo dependen de dos métodos: transferencia térmica o ionización. Ambos dependen del tipo de gas, por lo que es importante saber qué gas está midiendo si desea conocer la presión real. Al conocer el tipo de gas, puede aplicar un factor de corrección de gas. Estos indicadores se dividen en tres tipos principales:
- Pirani (medidor térmico): se utiliza en vacíos de medio a alto, a menudo como alternativa barata a los medidores piezoeléctricos/capacitivos en los que la precisión es menos importante.
- Cátodo frío (manómetro de ionización) utilizado en vacío medio a alto para indicar la presión.
- Cátodo caliente - medidor de ionización - utilizado en vacío medio a ultra alto - mayor precisión que el cátodo frío y con un rango más amplio. El inconveniente es una mayor potencia y una mayor susceptibilidad a la entrada de aire de vibración/choque.
Con los medidores indirectos, hay otra subsección que es activa y pasiva. La mayoría de los medidores que se ven en el mercado son activos, con la electrónica encargada de procesar la señal para proporcionar una salida simple de 0-10 V u otra salida a bordo. Sin embargo, en entornos con grandes cantidades de radiación, esto simplemente no es viable, ya que la electrónica se rompería. En estas circunstancias, puede obtener versiones de los medidores conocidas como pasivas, es decir, con los componentes electrónicos trasladados a un controlador que puede colocarse lejos del área radiada.
Relacionado: Obtenga más información sobre los medidores de vacío y su sensibilidad a una amplia gama de influencias externas en esta publicación del blog: Qué factores clave influyen en la precisión de la sensibilidad de los medidores de vacío
Nivel de vacío y precisión
El nivel de vacío es quizás la consideración más crítica.
Afecta a cada uno de los otros factores, ya que obviamente necesita un manómetro que mida a su presión de trabajo. Las clasificaciones y rangos típicos incluyen:
- Vacío aproximado: de la atmósfera superior a 1 mbar
- Vacío medio: de 1 mbar a 10-3 mbar
- Alto vacío: de 10-3 mbar a 10-9 mbar
- Ultraalto vacío: de 10 a 9 mbar a 10 a 12 mbar
Se requieren diferentes tecnologías de manómetros para lograr diferentes rangos de presión de vacío. Dependiendo del nivel de vacío objetivo, puede ser necesaria una mezcla de indicadores para obtener mediciones en todo el rango de bombeo.
Manómetros de vacío bajo/medio: hay muchas opciones, incluidos los medidores directos e indirectos, por lo que conocer los requisitos del proceso es vital para elegir el medidor adecuado.
Medidores de vacío alto y ultraalto: un poco menos de opciones, con el área dominada por los medidores de cátodo caliente o de cátodo frío, ambos de tipo indirecto.
En términos generales, los medidores que funcionan en vacío medio tienen una mayor precisión que los que funcionan en vacío medio y ultraalto. Los medidores directos también son más precisos que los indirectos. Los manómetros directos suelen tener una precisión de entre el 0,2 y el 2 %, y su precisión disminuye a medida que cae la presión. Los medidores indirectos suelen variar entre el 10 % y el 30 % dependiendo del tipo de producto, pero tienen una precisión constante en todos sus rangos.
Por lo tanto, dependiendo de para qué vaya a utilizar el manómetro, deberá elegir el equilibrio adecuado entre la precisión deseada y la presión de funcionamiento.
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Impactos del proceso o la aplicación en el manómetro
La forma en que los procesos pueden afectar a los medidores desempeña un papel significativo en la selección. El impacto de la aplicación en la tecnología de medidores seleccionada debe evaluarse cuidadosamente, así como el impacto potencial de:
- Polvo o residuos del proceso
- Gases corrosivos como el cloro o mezclas ácidas en presencia de vapor de agua
- Ventilación frecuente
- Vibraciones
- Partículas o radiación de rayos X
- Campos magnéticos y eléctricos
Por ejemplo, los manómetros Pirani son adecuados para muchas aplicaciones de vacío bajo y medio, como:
- Investigación y desarrollo
- Instrumentos analíticos
- Actividades industriales y de recubrimiento
- Liofilización
- Ingeniería de procesos
Por otro lado, los medidores de capacitancia proporcionan una alta precisión al medir eléctricamente las pequeñas desviaciones en una membrana de diafragma causadas por las fluctuaciones en los niveles de vacío. Sin embargo, una gran precisión conlleva un aumento de los costes y también un rango de medición más enfocado. Por eso es importante saber lo que necesita de su sistema de medición.
Medioambientales
El entorno general para la instalación de un manómetro en particular puede afectar a la decisión sobre el equipo del manómetro. Si el manómetro se instala en un entorno de alta temperatura, el riesgo de suciedad, polvo y/o posible entrada de agua podría hacer necesaria una protección adicional del manómetro y, posiblemente, una carcasa o un entorno modificado. Además, debe tener en cuenta los posibles efectos de la radiación y la pérdida de la señal de salida con la necesidad de controlar un manómetro desde largas distancias.
Interfaz con su sistema
Cada vacuómetro emitirá una señal. Sin embargo, con la proliferación de interfaces de comunicación, puede ser un campo minero el que determine qué señal es la mejor. La mayoría de las aplicaciones utilizan una señal simple de 0-10 V que se puede convertir en una presión mediante una ecuación sencilla. Este es el método de configuración de un sistema que requiere el mínimo esfuerzo, aunque algunas aplicaciones industriales siguen utilizando una salida de 4-20 mA.
Sin embargo, con la creciente necesidad de recopilar datos, los protocolos de comunicación digital se están volviendo comunes directamente en el propio cabezal del manómetro, en lugar de a través de un convertidor de cubo. Estos incluyen RS232/RS485, EtherCAT, Profibus, Ethernet IP, y la lista continúa.
Costes y mantenimiento
Como se ha mencionado anteriormente, es importante saber qué presión desea medir, pero todo el mundo tiene un presupuesto. Lo ideal es que desee una precisión del 0,1 %, pero si puede obtener una precisión del 1 % por la mitad del coste, puede ser importante tener en cuenta lo que realmente necesita para operar y supervisar su sistema.
Los principales puntos que afectan al coste son la precisión y el rango de presión:
- Exactitud: como cabría esperar, una alta exactitud suele generar mayores costes. Esto es especialmente cierto en el vacío medio/grosor, donde los medidores de capacitancia son significativamente más caros que los piezomedidores.
- Rango de presión: a menudo se pueden utilizar dos tipos de manómetros juntos o integrados en uno para medir en un rango de presión más amplio, lo que conlleva un mayor coste para el manómetro integrado
Conclusión final
Solo una última recomendación sobre la instalación de medidores para mejorar el rendimiento y la fiabilidad:
Si es posible, se recomienda instalar el manómetro en orientación vertical con un codo de 90 grados lo más cerca posible de la cámara para aumentar el rendimiento general y evitar que entren partículas no deseadas, polvo, suciedad y humedad en el manómetro. También es importante instalar el manómetro a 90 grados de cualquier flujo de gas de purga o ventilación de entrada.
La elección del manómetro adecuado para una generación de vacío eficaz requiere comprender sus niveles de vacío y sus necesidades de datos. Las necesidades de nivel de vacío, el coste y el mantenimiento también afectan a la elección del medidor de vacío.
Aunque pueda parecer abrumador, las opciones se pueden reducir fácilmente al calibre adecuado examinando cuidadosamente los requisitos de su sistema, de los cuales tenemos una gama muy amplia para adaptarse a cada necesidad de proceso.
