Quais bombas de vácuo funcionam para bombear gases secos?
Para processos secos nos quais uma mistura de gás não condensável (ar, por exemplo) deve ser bombeada, a bomba a ser usada é claramente caraterizada pela pressão de trabalho necessária e pela quantidade de gás a ser bombeada. A escolha da pressão de trabalho necessária é considerada nesta seção. A escolha da bomba necessária é considerada na página Escolhendo um tamanho de bomba.
Cada uma das várias bombas tem uma faixa de trabalho caraterística na qual possui uma eficiência particularmente alta. Portanto, as bombas mais adequadas para uso nas seguintes regiões de pressão individuais são descritas. Para cada processo de vácuo a seco, o reservatório deve primeiro ser evacuado. É bem possível que as bombas usadas para isso sejam diferentes daquelas que são as melhores escolhas para um processo que é realizado em pressões de trabalho definidas. Em todos os casos, a escolha deve ser feita com especial atenção para a região de pressão na qual o processo de trabalho ocorre predominantemente.
Vácuo parcial (1013 – 1 mbar)
A região de trabalho normal das bombas rotativas fica abaixo de 80 mbar. Em pressões mais altas, essas bombas têm um consumo de energia muito alto (consulte a Fig. 2.11) e um alto consumo de óleo. Portanto, se os gases forem bombeados acima de 80 mbar por longos períodos, deve-se usar, principalmente por motivos econômicos, bombas de jato, bombas de água do tipo anel ou bombas de múltiplas palhetas de funcionamento a seco. As bombas de palheta rotativa e de pistão rotativo são especialmente adequadas para bombear reservatórios de pressão atmosférica em pressões inferiores a 80 mbar, para que possam funcionar continuamente em baixas pressões. Se surgirem grandes quantidades de gás em pressões de entrada inferiores a 40 mbar, a conexão em série de uma bomba tipo roots é recomendada. Então, para a velocidade da bomba de apoio necessária para o processo em questão, pode ser utilizada uma bomba de palheta rotativa ou uma bomba de pistão muito menor.
Fig. 2.11 Potência do motor de uma bomba de êmbolo rotativa (velocidade de bombeamento de 60 m3/h) em função da pressão de entrada e da temperatura de operação. As curvas para bombas de lastro de gás de outros tamanhos são semelhantes.
1 Curva de temperatura operacional 1 - 32 °C (89 °F)
2 Curva de temperatura operacional 2 - 40°C (104°F)
3 Curva de temperatura operacional 3 - 60°C (140°F)
4 Curva de temperatura operacional 4 - 90°C (194°F)
5 Curva teórica para compressão adiabática
6 Curva teórica para compressão isotérmica
Vácuo médio (1 – 10-3 mbar)
Se um reservatório de vácuo deve simplesmente ser evacuado para pressões na região de vácuo médio, talvez para a pressão de apoio necessária para as bombas de difusão ou bombas de bombas de pulverização catódicas de íons, as bombas rotativas de um e dois estágios são adequadas para pressões até 10-1 e 10-3 mbar, respectivamente. É, essencialmente, mais difícil selecionar o tipo adequado de bomba se os processos de vácuo médio estiverem envolvidos nos quais gases ou vapores desenvolvem-se continuamente e devem ser bombeados para fora. Uma dica importante pode ser dada neste ponto. Perto da pressão máxima atingível, a velocidade de bombeamento de todas as bombas rotativas cai rapidamente. Portanto, o limite mais baixo para a região de pressão de trabalho normal dessas bombas deve ser aquele em que a velocidade de bombeamento ainda atinge cerca de 50% da velocidade nominal de bombeamento.
Entre 1 e 10-2 mbar no início de grandes quantidades de gás, as bombas tipo roots com bombas rotativas como bombas de apoio possuem propriedades de bombeamento ideais. Para esta faixa de pressão, uma bomba rotativa de estágio único é suficiente, se principal região de trabalho estiver acima de 10-1 mbar. Se estiver entre 10-1 e 10-2 mbar, é recomenda uma bomba de apoio de dois estágios. Abaixo de 10-2 mbar, a velocidade de bombeamento das bombas tipo roots de estágio único em combinação com bombas rotativas de dois estágios à medida que as bombas de apoio diminuem. No entanto, entre 10-2 e 10-4 mbar, bombas tipo roots de dois estágios (ou duas bombas tipo roots de um estágio em série) com bombas rotativas de dois estágios, pois as bombas de apoio ainda possuem uma velocidade de bombeamento muito alta. Por outro lado, essa região de pressão é a região de trabalho usual para bombas ejetoras de vapor. Para trabalhar nessa região de pressão, são as bombas mais econômicas a comprar. Como bombas de apoio, as bombas de deslocamento positivo rotativas de estágio único são adequadas. Se forem convenientes pouquíssima manutenção e operação sem válvulas (ou seja, reservatórios pequenos em ciclos de operação curtos devem ser bombeados até cerca de 10-4 mbar ou reservatórios grandes devem ser mantidos nessa pressão sem supervisão por semanas), as bombas tipo roots de dois estágios mencionadas anteriormente com bombas rotativas de dois estágios como bombas de apoio são as combinações adequadas. Embora essa combinação não funcione tão economicamente quanto a bomba ejetora de vapor correspondente, ela pode operar por muito mais tempo sem manutenção.
Alto vácuo (10-3 a 10-7 mbar)
As bombas de difusão, de ionização catódica de íons, e turbomoleculares, geralmente operam na região de pressão abaixo de 10-3 mbar. Se a região de trabalho variar durante um processo, diferentes sistemas de bombeamento devem ser instalados no reservatório. Existem também bombas de difusão especiais que combinam as propriedades típicas de uma bomba de difusão (baixa pressão máxima, alta velocidade de bombeamento na região de alto vácuo) com as excelentes propriedades de uma bomba ejetora de vapor (alto rendimento na região de médio vácuo, alta pressão crítica de apoio). Se a região de trabalho estiver entre 10-2 e 10-6 mbar, essas bombas de difusão são, em geral, especialmente recomendadas.
Ultra-alto vácuo (< 10-7 mbar)
Para a produção de pressões na região de ultra-alto vácuo, bombas de ionização catódica de íons e de sublimação, bem como bombas turbomoleculares e bombas criogênicas, são utilizadas em combinação com bombas pré adequadas. A bomba mais adequada a um determinado processo de UHV depende de várias condições (para mais informações, consulte a página sobre vácuo isento de óleo).
Fundamentos da tecnologia de vácuo
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Referências
- Símbolos de vácuo
- Glossário de unidades
- Referências e fontes
Símbolos de vácuo
Um glossário de símbolos normalmente usados em diagramas de tecnologia de vácuo como uma representação visual dos tipos de bomba e peças em sistemas de bombeamento
Glossário de unidades
Uma visão geral das unidades de medida usadas na tecnologia de vácuo e o que os símbolos significam, bem como os equivalentes modernos das unidades históricas
Referências e fontes
Referências, fontes e leitura adicional relacionadas aos conhecimentos fundamentais da tecnologia de vácuo
