¿Qué bombas de vacío sirven para bombear gases secos?
En los procesos secos en los que vaya a bombearse una mezcla de gases no condensable (aire, por ejemplo), la bomba usada dependerá claramente de la presión de trabajo pertinente y la cantidad de gas que se vaya a bombear. En este apartado se tiene en cuenta el valor de la presión de trabajo necesaria. La elección de la bomba requerida se trata en la página Elegir la envergadura de una bomba.
Cada una de las distintas bombas tiene un rango de trabajo característico en el que resulta particularmente eficiente. Es por ello que se indican las bombas idóneas para las distintas regiones de presión indicadas a continuación. En todo proceso seco de vacío es necesario evacuar antes el depósito. Es muy posible que las bombas empleadas para esta tarea difieran de las óptimas para un determinado proceso que se lleve a cabo a presiones de trabajo definidas. En todo caso, esta decisión debe tomarse con especial consideración respecto del rango de presión en el que el proceso de trabajo se desarrolla más habitualmente.
Vacío primario: 1013 mbar-1 mbar
El rango de presión al que suelen trabajar habitualmente las bombas rotativas es inferior a los 80 mbar. A presiones superiores, estas bombas presentan un consumo energético muy elevado (véase la Fig. 2.11) y también un alto consumo de aceite. Así, si van a bombearse gases a más de 80 mbar durante periodos prolongados, debe hacerse uso (principalmente por motivos económicos) de bombas inyectoras, bombas de anillo líquido o bombas de varias paletas que funcionen en seco. Las bombas de paletas rotativas y pistón rotativo están especialmente indicadas para el bombeo de depósitos a entre la presión atmosférica y menos de 80 mbar, lo que les permite funcionar de forma continuada a bajas presiones. Si se producen grandes cantidades de gas a presiones de admisión de menos de 40 mbar, se recomienda conectar en serie una bomba de lóbulos. Por tanto, cabe usar una bomba de paletas rotativas o pistón rotativo de mucha menor envergadura para la velocidad de bombeo auxiliar necesaria para el proceso en cuestión.
Fig. 2.11: Potencia del motor de una bomba de émbolo rotativo (de 60 m3/h de velocidad de bombeo) como función de la presión de admisión y la temperatura de funcionamiento. Las curvas de las bombas de gas ballast de otras envergaduras son similares.
1 Curva de temperatura de funcionamiento 1-32 °C (89 °F)
2 Curva de temperatura de funcionamiento 2-40 °C (104 °F)
3 Curva de temperatura de funcionamiento 3-60 °C (140 °F)
4 Curva de temperatura de funcionamiento 4-90 °C (194 °F)
5 Curva teórica de la compresión adiabática
6 Curva teórica de la compresión isotérmica
Vacío medio (1-10- 3 mbar)
Si un depósito de vacío fuera a evacuarse únicamente a presiones del rango medio (por ejemplo, a la contrapresión necesaria para las bombas de difusión o las bomba iónicas de sputtering), las rotativas de una y dos etapas son aptas para presiones de hasta los 10-1 y los 10-3 mbar, respectivamente. Por sus propias características, resulta más difícil elegir el tipo de bomba adecuado en caso de tratarse de procesos de vacío medio en los que se produzca evolución continua de los gases y se haga necesario extraerlos mediante bombeo. En este momento puede darse una pista importante: a un valor próximo al de la presión alcanzable, la velocidad de bombeo de todas las bombas rotativas cae rápidamente. Por tanto, el límite inferior de la región de presión de trabajo normal de estas bombas debe ser aquel al que la velocidad de bombeo siga siendo aproximadamente el 50 % de la velocidad de bombeo nominal.
A entre 1 y 10-2 mbar en las primeras etapas con grandes cantidades de gas, las bombas de lóbulos con bombas rotativas a modo de bombas auxiliares disfrutan de unas propiedades de bombeo óptimas. Para este rango de presión, basta con una bomba rotativa de una etapa si la región de trabajo principal está por encima de los 10-1 mbar. Si se encuentra entre los 10-1 y los 10-2 mbar, se recomienda usar una bomba auxiliar de dos etapas. Por debajo de los 10-2 mbar, la velocidad de bombeo de las bombas de lóbulos de una etapa en combinación con bombas rotativas de dos etapas a modo de unidades auxiliares se reduce. Sin embargo, a entre 10-2 y 10-4 mbar, las bombas de lóbulos de dos etapas (o dos bombas de lóbulos de una etapa en serie) con bombas rotativas de dos etapas a modo de bombas auxiliares siguen teniendo una velocidad de bombeo muy alta. Por el contrario, esta región de presión es el rango de funcionamiento habitual de las bombas eyectoras de vapor. Para trabajar en esta región de presión, resultan las bombas más económicas de adquirir. Como bombas auxiliares son adecuadas las bombas de desplazamiento positivo rotativas de una etapa. En aquellas situaciones en las que se prefiera llevar a cabo pocas tareas de mantenimiento y trabajar sin válvulas (p. ej., en el caso de tratarse de depósitos pequeños en ciclos de funcionamiento cortos que deban bombearse a unos 10-4 mbar o de depósitos de gran envergadura que deban permanecer a esta presión durante semanas sin supervisión), las combinaciones de las bombas de lóbulos de dos etapas indicadas anteriormente con bombas rotativas de dos etapas a modo de unidades auxiliares son las opciones adecuadas. Aunque las combinaciones de este tipo no funcionan con el mismo grado de ahorro que una bomba eyectora de vapor correspondiente, pueden funcionar durante periodos mucho más prolongados sin necesidad de mantenimiento.
Alto vacío (10-3 a 10-7 mbar)
Las bombas de difusión, iónicas de sputtering y turbomoleculares suelen funcionar en la región de presión de menos de los 10-3 mbar. Si la región de trabajo presenta variaciones durante algún proceso, deben instalarse diferentes sistemas de bombeo en el depósito. Asimismo, también hay bombas de difusión especiales que aúnan las propiedades habituales de una unidad de difusión (una presión final baja y una velocidad de bombeo alta en la región del alto vacío) con las excepcionales propiedades de una bomba eyectora de vapor (caudal alto en el rango de vacío medio y una contrapresión crítica elevada). Si la región de trabajo se encuentra entre los 10-2 y los 10-6 mbar, estas bombas de difusión son especialmente recomendables en general.
Ultra alto vacío (<10- 7 mbar)
Para generar presiones en la región del ultra alto vacío, se emplean bombas iónicas de sputtering y de sublimación, además de bombas turbomoleculares y bombas criogénicas junto con las pertinentes bombas auxiliares. La bomba más indicada para un determinado proceso de UHV depende de diversas condiciones (para obtener más información, véase la página sobre el vacío exento de aceite).
Fundamentos de la tecnología de vacío
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Referencias
- Símbolos de vacío
- Glosario de unidades
- Referencias y fuentes
Símbolos de vacío
Símbolos de vacío
Un glosario de símbolos comúnmente utilizados en diagramas de tecnología de vacío como representación visual de tipos y piezas de bombas en sistemas de bombeo
Glosario de unidades
Glosario de unidades
Una descripción general de las unidades de medida utilizadas en la tecnología de vacío y el significado de los símbolos, así como los equivalentes actuales de las unidades históricas
Referencias y fuentes
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Referencias, fuentes y lecturas adicionales relacionadas con los conocimientos fundamentales sobre la tecnología de vacío
Símbolos de vacío
Un glosario de símbolos comúnmente utilizados en diagramas de tecnología de vacío como representación visual de tipos y piezas de bombas en sistemas de bombeo
Glosario de unidades
Una descripción general de las unidades de medida utilizadas en la tecnología de vacío y el significado de los símbolos, así como los equivalentes actuales de las unidades históricas
Referencias y fuentes
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