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¿Cómo funcionan los manómetros de vacío indirectos?

Vacuómetros con lectura de presión dependiente del gas

Este tipo de vacuómetro no mide la presión directamente como la relación entre fuerza y área, sino de forma indirecta por medio de otras variables físicas que son proporcionales a la densidad numérica de las partículas y, por consiguiente, también a la presión. Entre los vacuómetros con lectura de presión dependiente del gas se encuentran el de decremento, el de conductividad térmica y el de ionización, todos ellos con diseños distintos. 

El instrumento consta del sensor en sí (la cabeza manométrica, el sensor) y de la unidad de control necesaria para manejarlo. Las escalas de presión o pantallas digitales suelen funcionar conforme a presiones de nitrógeno; en caso de ser necesario medir la presión verdadera pT de un gas (o vapor), debe multiplicarse la presión indicada pI por un factor característico del gas correspondiente. Estos factores difieren en función del tipo de instrumento y, bien se facilitan en una tabla (en forma de factores independientes de la presión; véase la Tabla 3.2), bien deben calcularse conforme a un diagrama (en caso de depender de la presión; véase la Fig. 3.11). 

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Tabla 3.2: Factores de corrección

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Fig. 3.11: curvas de calibración de vacuómetros THERMOVAC para diversos gases, conforme a la lectura equivalente en nitrógeno

En general, debe procederse de la siguiente forma: 
Presión verdadera pT = presión indicada pI · factor de corrección 
Si la presión se consulta en una "escala de nitrógeno", pero no se corrige, se hace referencia a los valores "equivalentes en nitrógeno". 

En todos los vacuómetros eléctricos (incluidos aquellos dependientes del tipo de gas), el uso de ordenadores, cada vez más extendido, ha conducido a que se quiera indicar la presión directamente en la pantalla (p. ej., a introducir los valores en el punto correspondiente de un diagrama de flujo del proceso). Para poder utilizar las interfaces informáticas con el mayor grado de normalización posible, se incorporan los denominados "transmisores" (convertidores de señal con corrientes normalizadas) en lugar de la combinación de sensor y pantalla (p. ej., el transmisor THERMOVAC, el transmisor de Penning, el IONIVAC, etc.). Los transmisores necesitan de suministro de tensión (p. ej., de +24 voltios) y emiten señales de corriente dependientes de la presión y lineales en todo el rango de medición, de los 4 a los 20 mA o de 0 a 10 V. La lectura de presión no aparece hasta que esta señal se haya enviado al ordenador y se haya procesado mediante el software correspondiente, tras lo cual aparece directamente en la pantalla. 

Vacuómetros de conductividad térmica 

La física clásica enseña (y confirma experimentalmente) que la conductividad térmica de un gas estático es independiente de la presión a presiones más altas (la densidad numérica de las partículas) de p > 1 mbar. Sin embargo, a valores de presión más reducidos (p < 1 mbar), la conductividad térmica depende de la presión.

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Se reduce en el rango de vacío medio (a partir de aproximadamente 1 mbar) de forma proporcional a la presión y alcanza un valor de cero en el rango de vacío alto. El vacuómetro de conductividad térmica se aprovecha de esta dependencia de presión para producir mediciones exactas (en función del tipo de gas correspondiente) de las presiones en el rango de vacío medio. 

El instrumento de medición de este tipo más extendido es el vacuómetro con sensor de Pirani. Un filamento por el que circula la corriente de un radio r1 se calienta a aproximadamente entre 100 y 150 °C (212-302 °F) (Fig. 3.10) transfiere el calor que genera al gas circundante mediante radiación y conducción térmica (además de, por supuesto, a los soportes situados en los extremos del filamento). En el rango de vacío bajo, la conducción térmica mediante convección del gas es prácticamente independiente de la presión (véase la Fig. 3.10). Por el contrario, si a un valor de unos pocos mbar el camino libre medio del gas es del mismo orden de magnitud que el del diámetro del filamento, este tipo de transferencia térmica disminuye cada vez más y pasa a ser dependiente de la densidad: por consiguiente, también de la presión. A menos de 10-3 mbar, el camino libre medio del gas es apenas el radio r2 de los tubos de medición. El filamento de detección de la cabeza manométrica conforma un ramal de un puente de Wheatstone. 

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Fig. 3.10: Dependencia de la cantidad de calor disipada por un filamento calentado (radio r1) situado en un tubo (radio r2) a una diferencia de temperatura constante con respecto a la presión del gas (diagrama).

I Disipación térmica debida a la radiación y la conducción en los extremos metálicos
II Disipación térmica debida al gas, dependiente de la presión
III Disipación térmica debida a la radiación y la convección

En los vacuómetros de conductividad térmica THERMOVAC con resistencia constante, los más habituales hoy en día, el filamento detector también es un ramal de un puente Wheatstone. La tensión de calentamiento aplicada a este puente se regula de forma que la resistencia (y, por consiguiente, la temperatura) del filamento permanezcan constantes, con independencia de la pérdida térmica. De este modo, el puente puede permanecer siempre equilibrado. De este modo de regulación participa una constante temporal de unos pocos milisegundos para que dichos instrumentos, a diferencia de lo que ocurre con los de resistencia variable, respondan con gran rapidez a los cambios de presión. La tensión aplicada al puente es una medida la presión. La corriente de medición se corrige de forma electrónica para obtener una escala aproximadamente logarítmica en todo el rango de medición. Los vacuómetros de conductividad térmica con resistencia constante cuentan con un rango de medición de entre 10-4 y 1013 mbar. Gracias a lo reducido de su tiempo de respuesta, están particularmente indicados para tareas de control y supervisión de presión. En el rango de mayor sensibilidad, esto es, entre los 10-3 y los 10 mbar, este valor corresponde a aproximadamente el 15 % de la lectura de presión. Fuera de este rango, la incertidumbre de la medición es notablemente superior. 

 Al igual que en todos los vacuómetros que dependen del tipo de gas, las escalas de los instrumentos indicadores y las pantallas digitales de los vacuómetros de conductividad térmica también se aplican al nitrógeno y al aire. Dentro de los límites de error, es posible leer directamente la presión de gases con masas moleculares similares (el O2, el CO y otros). En la Fig. 3.11 se indican las curvas de calibración de distintos gases.

Un ejemplo extremo de la discrepancia entre la presión verdadera pT y la indicada pI en la medición de presión es la admisión de aire en el sistema de vacío con argón procedente de un cilindro de presión para evitar la humedad (tiempo de bombeo). Conforme a la Fig. 3.11, se obtendría una lectura de pI de tan solo 40 mbar tras alcanzar un valor de "presión atmosférica Ar" pT con un THERMOVAC como instrumento de medición de presión. El argón puede escapar del depósito (si se abre la cubierta o se levanta la campana de cristal). En estas aplicaciones y otras similares, es necesario usar presostatos o vacuómetros independientes del tipo de gas

Vacuómetros de ionización

Los vacuómetros de ionización son los instrumentos más importantes para medir presiones de gas en los rangos de vacío alto y ultraalto. Miden la presión en función de la densidad numérica de partículas en proporción con la presión. El gas cuya presión vaya a medirse accede a las cabezas manométricas de los instrumentos y se somete a una ionización parcial con ayuda de un campo eléctrico. La ionización se produce cuando los electrones se aceleran en el campo eléctrico y adquieren la suficiente energía como para conformar iones positivos después de chocar contra moléculas del gas. Estos iones transmiten su carga a un electrodo de medición (colector de iones) situado en el sistema. La corriente iónica generada de esta forma (o, más exactamente, la corriente electrónica de la línea de suministro del electrodo de medición necesaria para neutralizar dichos iones) es una medida de la presión, ya que la generación iónica es proporcional a la densidad numérica de las partículas y, por consiguiente, también a la presión. 

La formación de iones es consecuencia, bien de una descarga altas intensidades del campo eléctrico ("cátodo frío" es la denominación generar para los vacuómetros de Penning o de descarga de magnetrón invertido; véase el apartado sobre medición de presión directa), bien del impacto de los electrones que se emiten desde un cátodo termoiónico (el término general con el que se denomina a una unidad de Bayard-Alpert, extractor o triodo; véase el apartado sobre medición de presión directa).

En condiciones que con estas salvedades sean constantes, la producción de iones (y, en consecuencia, la corriente iónica) depende del tipo de gas, puesto que hay ciertos gases que resultan más fáciles de ionizar que otros. Al igual que con los vacuómetros cuya lectura de presión depende del tipo de gas, los de ionización se calibran con nitrógeno como gas de referencia (presión equivalente el nitrógeno; véase el apartado sobre medición de presión directa). Para obtener la presión verdadera de gases distintos del nitrógeno, es necesario multiplicar la presión obtenida en la lectura por el factor de corrección del gas pertinente de la Tabla 3.2. Se da por sentado que factores indicados en esta Tabla 3.2 son independientes de la presión, aunque dependen en parte de la geometría del sistema de electrodos. Por tanto, deben considerarse valores promedio de los distintos tipos de vacuómetros de ionización (véase la Fig. 3.16).  

Vacuómetro de ionización de cátodo frío

Los vacuómetros de ionización que funcionan mediante descarga en frío se denominan "de cátodo frío" o "de Penning o de magnetrón invertido". El proceso de descarga que tiene lugar en un tubo es, en principio, el mismo que en el sistema de electrodos de una bomba iónica. Una característica común a todos los vacuómetros de ionización de cátodo frío es que contienen únicamente dos electrodos que no se calientan, un cátodo y un ánodo, entre los cuales se produce y se mantiene la llamada "descarga en frío" mediante una tensión de CC (de aproximadamente 2 kV), de modo que la descarga se mantiene a presiones muy bajas. Este procedimiento es posible gracias al uso de un campo magnético que alarga lo suficiente las rutas de los electrones como para que la velocidad a la que chocan contra las moléculas del gas sea lo bastante elevada como para conformar la cantidad precisa de portadores de carga para mantener la descarga. El campo magnético (véase la Fig. 3.12) se dispone de tal forma que las líneas de fuerza del propio campo magnético intersecan con las líneas del campo eléctrico, de forma que los electrones quedan contenidos en una ruta helicoidal. Los portadores de carga positivos y negativos producidos por los choques se trasladan a los electrodos correspondientes y conforman la corriente de descarga dependiente de la medición, que es la que se indica en el medidor. La lectura en mbar depende del tipo de gas. El límite superior del rango de medición se dispone como consecuencia de que por encima de un umbral de aproximadamente 10-2 mbar, la descarga del cátodo frío se transforma en una descarga luminiscente que provoca una luz intensa, cuya corriente (a tensión constante) depende de la presión en muy pequeña envergadura, por lo que no es apta para la realización de mediciones. En todos los vacuómetros de cátodo frío se produce una sorción de gas notablemente superior que la de los vacuómetros de ionización, que funcionan con un cátodo termoiónico. Los tubos de medición de cátodo frío bombean gases de forma similar a como lo hace una bomba iónica (S ≈ 10-2 l/s). Aquí de nuevo los iones producidos en la descarga se aceleran en dirección al cátodo, donde se retienen parcialmente y dan pie a una evaporación catódica en el material del cátodo. El material del cátodo donde tiene lugar esta evaporación conforma una película de absorción superficial sobre las paredes del tubo del vacuómetro. A pesar de estas desventajas, que pueden dar pie a un grado de inexactitud relativamente elevado en las lecturas de presión (de aproximadamente el 50 %), los vacuómetros de ionización de cátodo frío presentan tres ventajas notables: la primera, son los instrumentos de medición del vacío más económicos; la segunda, el sistema de medición no sufre por la admisión súbita de aire ni por las vibraciones, y la tercera, constituyen un sistema muy sencillo de usar. 

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Fig. 3.12: Sección transversal del medidor PENNINGVAC PR25.

  1. Brida pequeña, DN 25 KF; DN 40 KF
  2. Carcasa
  3. Ánodo de anillo con punta de encendido
  4. Arandela cerámica
  5. Paso de corriente
  6. Casquillo de conexión
  7. Pasador del ánodo
  8. Lámina del cátodo

Vacuómetro de ionización de cátodo termoiónico

Estos vacuómetros son, por lo general, sistemas de medición que constan de tres electrodos (un ánodo, un cátodo y un colector de iones) cuyo cátodo es de tipo termoiónico. Anteriormente, los cátodos estaban fabricados en tungsteno, pero ahora suelen estar hechos de iridio recubierto de óxido (Th2O3, Y2O3) con el fin de reducir el efecto de producción de electrones y hacerlos más resistentes al oxígeno. Los vacuómetros de ionización de este tipo funcionan con bajas tensiones y sin campo magnético externo. El cátodo termoiónico es una fuente de producción que genera una gran cantidad de ellos. Los electrodos se aceleran en el campo eléctrico y reciben suficiente energía del campo como para ionizar el gas en el que se encuentra el sistema de electrodos. Los iones positivos del gas que se producen se transportan hasta el colector de iones, que es negativo con respecto al cátodo, donde dejan su carga. La corriente iónica generada de esta forma es una medida de la densidad del gas y, por consiguiente, también de su presión. Si i- es la corriente electrónica emitida por el cátodo termoiónico, la corriente proporcional a la presión i+ producida en el sistema de medición se define de la siguiente manera: 

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(3.3)

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(3.3a)

La variable C es la constante del vacuómetro del sistema de medición. En el caso del nitrógeno, esta variable suele ser de unos 10 mbar-1. Con una corriente de electrones constante, la sensibilidad S de una cabeza manométrica se define como el cociente entre la corriente iónica y la presión. De esta forma, para una corriente de electrones de 1 mA y C = 10 mbar-1 la sensibilidad S del cabezal del medidor es la siguiente: 

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Los vacuómetros de ionización de cátodo termoiónico también presentan sorción de gas (acción de bombeo) que, no obstante, es considerablemente inferior a la de los sistemas de cátodo frío, esto es, de aproximadamente 10-3 l/s. Esta sorción de gas tiene lugar fundamentalmente en la pared de vidrio del cabezal del medidor y, en menor medida, en el colector de iones. Aquí se hace uso de vacuómetros desnudos que resultan fáciles de utilizar, dado que no se necesita imán externo. El límite superior del rango de medición del vacuómetro de ionización de cátodo termoiónico es de aproximadamente 10-2 mbar (con la salvedad de aquellas unidades que cuenten con diseño especial). En esencia, se define por los procesos de absorción catódica de los iones que tiene lugar en las moléculas de gas como consecuencia de la menor longitud del camino libre a presiones más elevadas (los iones dejan de llegar al colector de iones, con lo que su producción se reduce). Asimismo, pueden producirse descargas luminiscentes o arcos incontrolables a presiones más elevadas, además de descargas electrostáticas en tubos de vidrio. En situaciones como esta, la presión indicada pI puede variar notablemente de la verdadera pT

A presiones bajas, el rango de medición queda limitado por dos efectos: el de los rayos X y el de desorción iónica. Estos provocan la pérdida de la proporcionalidad estricta entre la presión y la corriente iónica, y provocan la aparición de un umbral de baja presión que parece no poder superarse (véase la Fig. 3.14).

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Fig. 3.14: Límite de baja presión aparente provocado por el efecto de los rayos X en un vacuómetro de ionización normal.

I: lectura de presión sin efecto de los rayos X
II: límite de presión baja aparente debido al efecto de los rayos X
III: suma de I y II

El efecto de los rayos X (véase la Fig. 3.15)

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Fig. 3.15: Explicación del efecto de los rayos X en un vacuómetro de ionización convencional. Los electrones e- emitidos por el cátodo C chocan con el ánodo A y provocan una leve radiación de rayos X (fotones). Esta radiación choca parcialmente contra el colector de iones y genera fotoelectrones e–s.

C: cátodo
A: ánodo
I: colector de iones

Los electrones emitidos por el cátodo impactan contra el ánodo y liberan fotones (rayos X de baja intensidad). A su vez, estos fotones activan fotoelectrones en las superficies contra las que chocan. Los fotoelectrones emitidos por el colector de iones circulan al ánodo, esto es, el colector de iones emite una corriente de electrones, que se indica de la misma manera en forma de corriente iónica positiva dirigida al colector de iones. Esta corriente fotoeléctrica simula una presión. A este efecto se lo denomina "efecto positivo de los rayos X" y depende tanto de la tensión del ánodo como de la envergadura de la superficie del colector de iones. 

En determinadas circunstancias, no obstante, el de los rayos X también puede ser un efecto negativo. Los fotones que impactan contra la pared que rodea la cabeza manométrica emiten fotoelectrones, que de nuevo circulan en dirección al ánodo, y puesto que este tiene estructura de rejilla, también circulan por el espacio interno de este. Si la pared circundante tiene el mismo potencial que el colector de iones (p. ej., el de tierra), una parte de los electrones emitidos en la pared puede alcanzar el colector de iones. Este fenómeno da como resultado que haya una corriente de electrones hacia el colector (esto es, una circulación de corriente negativa), que puede compensar la corriente iónica positiva. Este efecto negativo de los rayos X depende del potencial de la pared externa de la cabeza manométrica. 

El efecto de la desorción iónica

Los gases adsorbidos pueden desorberse de una superficie por efecto del impacto de los electrones. En los vacuómetros de ionización este efecto supone que, en caso de haber una capa de gas adsorbido en el ánodo, el gas correspondiente se desorbe parcialmente en forma de iones por acción del impacto de los electrones. Los iones alcanzan el colector de iones y provocan una indicación de presión que depende en primera instancia de la presión, pero que incrementa a medida que lo hace la corriente de electrones. Si se emplea una corriente de electrones así de pequeña para que el número de electrones que inciden contra la superficie sea reducido en comparación con el número de partículas de gas adsorbidas, todos los electrones serán capaces de desorber iones positivos. Si consiguientemente se incrementa la corriente electrónica, la desorción también lo hará inicialmente dado el mayor número de electrones que impactan contra la superficie. En última instancia, este procedimiento conlleva la reducción de las partículas de gas adsorbidas en la superficie. La lectura vuelve a caer y suele alcanzar valores que pueden ser notablemente inferiores a la lectura de presión obtenida con una corriente de electrones baja. En la práctica, este efecto tiene como consecuencia la necesidad de comprobar si las lecturas de presión han sufrido el influjo de la corriente de desorción. Para hacerlo de la forma más sencilla posible, es posible modificar la corriente de electrones en un factor de 10 o 100. La lectura de la corriente de electrones más alta es el valor de presión más exacto. 

Además del vacuómetro de ionización convencional, cuyos electrones tienen una estructura que se asemeja a la de un triodo habitual, existen otros sistemas vacuométricos de ionización (el sistema Bayard-Alpert o el de extractor) que eliminan más o menos estos dos efectos, en función de su diseño, y que por consiguiente se usan para la realización de mediciones en los rangos de vacío alto y ultraalto. Hoy en día el sistema empleado habitualmente es el Bayard-Alpert. 

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Fig. 3.16: Plano esquemático de la disposición de los electrodos de varios sistemas vacuométricos de ionización.

a) Sistema vacuométrico de ionización de Bayard-Alpert
b) Sistema vacuométrico de ionización convencional
c) Sistema vacuométrico de ionización para presiones más elevadas (de hasta 1 mbar)
d) Sistema vacuométrico de ionización de extractor

I: colector de iones
Sc: pantalla
M: modulador
A: ánodo
C: cátodo
R: reflector

a) Vacuómetro de ionización de Bayard-Alpert (el sistema de medición habitual empleado hoy en día)

Para garantizar la linealidad entre la presión de gas y la corriente iónica en un rango de presión lo más amplio posible, es necesario eliminar el efecto de los rayos X en la medida de lo posible. En la disposición de electrodos desarrollada por Bayard y Alpert, esto se consigue gracias a que el cátodo termoiónico se encuentra fuera del ánodo y el colector de iones es un cable delgado que conforma el eje del sistema de electrodos (véase la Fig. 3.16 a). El efecto de los rayos X se reduce en de dos a tres órdenes de magnitud gracias a la notable disminución del área superficial del colector de iones. Cuando se miden presiones en el rango de vacío ultraalto, las superficies internas de la cabeza manométrica y las conexiones con el recipiente afectan a la lectura de presión. En este contexto, no es posible abordar los diversos efectos de los fenómenos de adsorción, desorción, disociación y circulación. Emplear equipos de Bayard-Alpert como sistemas de medición desnudos colocados directamente en el recipiente permite evitar los errores de medición en gran medida, gracias a los efectos señalados anteriormente. 

b) El vacuómetro de ionización convencional

A modo de cabeza manométrica se emplea un triodo de diseño convencional (véase la Fig. 3.16 b), pero ligeramente modificado para que el electrodo exterior sirva de colector de iones y la rejilla interna, de ánodo. En esta disposición, se obliga a los electrones a recorrer caminos muy largos (oscilando por los cables de la rejilla del ánodo), por lo que la probabilidad de que se produzcan colisiones ionizantes (y, por consiguiente, también la sensibilidad del vacuómetro) es relativamente elevada. Puesto que el sistema de trípode usualmente solo puede usarse en el rango de vacío ultraalto dado su potente efecto de rayos X, el efecto de sorción (bombeo) del gas y el contenido de gas del sistema de electrodos solo tienen un efecto muy leve en la medición de la presión. 

c) El vacuómetro de ionización de alta presión (hasta 1 mbar)

De nuevo se hace uso de un triodo a modo de sistema de electrodos (véase la Fig. 3.16 c), pero esta vez con un diseño convencional sin modificar. Puesto que este vacuómetro está diseñado para admitir mediciones de presión de hasta 1 mbar, el cátodo debe ser capaz de resistir presiones de oxígeno relativamente elevadas. Por consiguiente, está diseñado como "cátodo resistente a la quemadura" y consta de una cinta de iridio recubierta de itria. Para obtener una característica rectilínea (con la corriente iónica como función lineal de la presión) a presiones de hasta 1 mbar, hay colocada una resistencia de alto ohmiaje en el circuito del ánodo. 

d) El vacuómetro de ionización de extractor

También es posible evitar en gran medida los efectos disruptivos que afectan a la medición mediante un sistema iónico-óptico mencionado por primera vez por Redhead. Con este sistema de extracción (véase la Fig. 3.16 d) los iones del cilindro del ánodo se concentran en un colector de iones muy fino y corto. El colector de iones está colocado en un espacio cuya pared posterior consta de un electrodo cóncavo que mantiene el potencial del ánodo, lo que impide que lleguen a él los iones procedentes del espacio del gas. Gracias a la geometría del sistema, así como al potencial de los distintos electrodos, pueden descartarse casi por lo completo los efectos disruptivos provocados por los efectos de los rayos X y la desorción iónica sin necesidad de un modulador. El sistema extractor es capaz de efectuar medidas de presiones de entre 10-4 y 10-12 mbar. Otra ventaja de este sistema de medición es que está diseñado en forma de vacuómetro desnudo de solo 35 mm de diámetro, por lo que puede instalarse en dispositivos pequeños.

Manómetro de rotor giratorio (SRG)

Fig. 3.9: Sección transversal de la cabeza manométrica de un manómetro de rotor giratorio (SRG).

  1. Bola
  2. Tubo de medición, cerrado por un extremo, soldado a la brida de conexión 7
  3. Imanes permanentes
  4. Bobinas de estabilización
  5. 4 bobinas de accionamiento
  6. Nivel de burbuja
  7. Brida de conexión
Es posible aprovechar la fricción del gas dependiente de la presión a presiones bajas para medir presiones en los rangos medio y alto. En los instrumentos técnicos de este tipo, se emplea una bola de acero de varios milímetros de diámetro, suspendida sin contacto en un campo magnético (véase la Fig. 3.9) como elemento de medición. La bola se hace rodar por medio de un campo electromagnético giratorio: tras alcanzar una velocidad inicial determinada (de unos 425 Hz), la bola se deja "a su aire". Posteriormente, la velocidad se reduce en un valor que depende de la presión ambiente, bajo el efecto de la fricción del gas dependiente de la presión. La presión del gas se obtiene a partir del aminoramiento de la velocidad (ralentización) f mediante la siguiente ecuación:

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(3.2)

p = presión de gas 
r = radio de la bola ρ = densidad del material de la bola 
c- = velocidad media de las partículas de gas, dependiente del tipo de gas 
σ = coeficiente de fricción de la bola, independiente del tipo de gas, casi 1. 

Siempre y cuando baste con una incertidumbre del 3 % para las mediciones (lo cual suele ser el caso), cabe aplicar un valor de σ = 1, de forma que la sensibilidad del manómetro de rotor giratorio (SRG) con bola de acero giratoria se obtenga por medio del tamaño físico calculable de la bola (esto es, del producto del radio por la densidad r · ρ [véase la ecuación 3.2]). Una vez que la bola se ha "calibrado", es apta para utilizarse a modo de "patrón de transferencia", esto es, a modo de dispositivo de referencia para calibrar otro vacuómetro de forma comparativa; además, se caracteriza por su estabilidad a largo plazo.

Por su parte, en la teoría cinética de los gases con un SRG el número de partículas representa directamente el principio de medición (transferencia de los pulsos de partículas a la bola giratoria, que consiguientemente se ralentiza). 
En otros métodos de medición eléctrica que dependen del tipo de gas, la densidad numérica de las partículas se mide de manera indirecta, bien por medio de la cantidad de calor perdida por las partículas (en vacuómetros de conductividad térmica), bien mediante el número de iones generados (en vacuómetros de ionización). 

Vacuómetros de combinación

En todos los vacuómetros anteriores el rango de medición posible está limitado. Con la tendencia a hacer los equipos cada vez más compactos, se ha vuelto insostenible incorporar el espacio necesario para contar con varios puertos para distintos tipos de vacuómetros con la intención de abarcar todo el rango de presiones. Por consiguiente, ahora se observan vacuómetros con combinaciones cuya finalidad es precisamente la de abarcar todos los rangos. Suelen ser de Pirani-cátodo frío o Pirani-cátodo termoiónico para abarcar desde el valor de presión atmosférica hasta el rango alto o ultraalto; también se pueden encontrar vacuómetros de Pirani-piezorresistivos, en el que el componente piezorresistivo incrementa la precisión en el límite atmosférico de las mediciones.

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