Bombs de vacío: Tipos Aplicacións e Como Funcionan

Unha bomba de vacío é un dispositivo que elimina moléculas de gas dunha cámara ou contedor selado, creando un vacío parcial ou completo. As bombas de vacío utilizanse amplamente en varias industrias e campos de investigación, como aeroespacial, electrónica, metalurgia, química, medicina e biotecnoloxía. As bombas de vacío tamén poden utilizarse para aplicacións como o empaquetado ao vacío, a conformación ao vacío, o recubrimento ao vacío, o secado ao vacío e a filtración ao vacío.

Neste artigo, explicaremos que son as bombas de vacío, como funcionan, cales son as súas características e tipos principais, e cales son algúns das súas aplicacións comúns.

Que é unha Bomba de Vacío?

Unha bomba de vacío defínese como un dispositivo que reduce a presión dentro dunha cámara ou contedor eliminando as moléculas de gas do mesmo. O grao de vacío logrado por unha bomba de vacío depende de varios factores, como o deseño da bomba, o tipo de gas que se bombea, o volume da cámara, a temperatura do gas e a taxa de fuga do sistema.

A primeira bomba de vacío foi inventada por Otto von Guericke en 1650. Demostrou o seu dispositivo utilizando dúas hemisferas que foron evacuadas pola súa bomba e despois unidas. Mostrou que incluso equipos de cabalos non podían separalas debido á presión atmosférica que actuaba sobre elas. Posteriormente, Robert Boyle e Robert Hooke melloraron o deseño de Guericke e realizaron experimentos sobre as propiedades do vacío.

Cales son as Características Principais dunha Bomba de Vacío?

Hai tres características principais que caracterizan unha bomba de vacío:

• Presión de escape

• Grao de vacío

• Velocidade de bombeo

Presión de Escape

A presión de escape é a presión medida na saída da bomba. Pode ser igual ou inferior á presión atmosférica. Diferentes bombas de vacío están clasificadas para diferentes presións de escape. Normalmente, as bombas para crear alto vacío teñen baixa presión de escape. Por exemplo, para crear un vacío moi alto de 10-4 o 10-7 Torr (unidade de presión), é necesaria unha presión de escape moi baixa da bomba.

Algúnsas bombas de alto vacío requiren unha bomba de respaldo para manter unha presión de escape baixa antes de poder operar. A bomba de respaldo pode ser outro tipo de bomba de vacío ou un compresor. A presión creada pola bomba de respaldo chámase presión de respaldo ou presión de antecámara.

Grao de Vacío

O grao de vacío é a presión mínima que pode crear unha bomba de vacío dentro dunha cámara ou contedor. Tamén coñécese como presión última ou presión base. Teoricamente, é imposible crear un vacío absoluto (presión cero) dentro dunha cámara, pero prácticamente é posible crear unha presión moi baixa de aproximadamente 10-13 Torr ou menor.

O grao de vacío logrado por unha bomba de vacío depende de varios factores, como o deseño da bomba, o tipo de gas que se bombea, o volume da cámara, a temperatura do gas e a taxa de fuga do sistema.

Velocidade de Bombeo

A velocidade de bombeo define-se como a taxa á que unha bomba pode eliminar moléculas de gas dunha cámara ou contedor a unha presión dada. Mídese en unidades de volume por tempo, como litros por segundo (L/s), pés cúbicos por minuto (CFM) ou metros cúbicos por hora (m3/h). A velocidade de bombeo tamén coñécese como capacidade de succión ou rendemento.

A velocidade de bombeo depende de varios factores, como o deseño da bomba, o tipo de gas que se bombea, a diferenza de presión entre a entrada e a saída da bomba, e a conductancia do sistema.

Que Tipos de Bombas de Vacío Existen?

Hai moitos tipos de bombas de vacío dispoñibles no mercado. Poden clasificarse en dúas categorías principais: bombas de desplazamento positivo e bombas cinéticas.

Bombas de Desplazamento Positivo

As bombas de desplazamento positivo funcionan atrapando un volume fixo de gas na entrada e despois comprimindo-lo a unha presión máis alta na saída. Poden crear vacíos baixos a medios (hasta 10-3 Torr). Algúns exemplos de bombas de desplazamento positivo son:

• Bombas de paleta rotativa

• Bombas de pistón

• Bombas de diafragma

• Bombas de tornillo

• Bombas de scroll

• Sopladores Roots

Bombas de Paleta Rotativa

As bombas de paleta rotativa son un dos tipos máis comúns de bombas de desplazamento positivo.

Consisten nun rotor cilíndrico con paletas radiais que entran e saen mentres o rotor xira dentro dun estator. As paletas dividiren o espazo entre o rotor e o estator en cámaras que cambian de volume mentres se moven desde a entrada ata a saída. Cando unha cámara se move desde a entrada ata a saída, atrapa gas a baixa presión e despois o comprime a alta presión antes de liberalo á saída.

As bombas de paleta rotativa poden ser con aceite ou secas.

As bombas de paleta rotativa con aceite utilizan o aceite como lubricante e sellador entre as paletas e o estator. O aceite tamén axuda a arrefriar e eliminar algunhas moléculas de gas do sistema. As bombas de paleta rotativa secas non utilizan aceite, pero confían en outros materiais ou revestimentos para reducir a fricción e o desgaste entre as paletas e o estator.

As bombas de paleta rotativa poden crear vacíos de até 10-3 Torr con velocidades de bombeo que van de 0.5 a 1000 L/s.

Bombas de Pistón

As bombas de pistón son outro tipo de bomba de desplazamento positivo que utilizan un ou máis pistóns para comprimir gas dentro de cilindros. Os pistóns móvense de avante e atrás dentro de cilindros que teñen válvulas nos dous extremos para controlar o fluxo de gas. Cando un pistón se move cara adiante, empurra gas cara a un extremo do seu cilindro mentres extrae gas do outro extremo a través dunha válvula de entrada. Cando se move cara atrás, pecha a súa válvula de entrada mentres abre a súa válvula de saída para liberar o gas comprimido.

As bombas de pistón poden ser de unha etapa ou de múltiples etapas. As bombas de pistón de unha etapa teñen só un cilindro por pistón, mentres que as bombas de pistón de múltiples etapas teñen dous ou máis cilindros conectados en serie por pistón. As bombas de pistón de múltiples etapas poden crear vacíos máis altos que as bombas de pistón de unha etapa comprimindo o gas varias veces antes de liberalo.

As bombas de pistón poden crear vacíos de até 10-3 Torr con velocidades de bombeo que van de 1 a 1000 L/s.

Bombas de Diafragma

As bombas de diafragma son outro tipo de bomba de desplazamento positivo que utilizan diafragmas flexibles para comprimir gas dentro de cámaras. Os diafragmas están unidos a varillas que se moven de avante e atrás mediante un motor eléctrico ou unha excentrica. Cando un diafragma se move cara adiante, empurra gas fora da súa cámara a través dunha válvula de saída mentres extrae gas dunha outra cámara a través dunha válvula de entrada. Cando se move cara atrás, pecha a súa válvula de saída mentres abre a súa válvula de entrada para permitir o fluxo de gas.

As bombas de diafragma son bombas secas que non utilizan aceite nin outros fluidos como lubricantes ou selladores. Son adecuadas para bombear gases corrosivos, inflamables ou sensibles que non poden contaminarse con aceite. Tamén poden operar en calquera orientación sen afectar o seu rendemento.

As bombas de diafragma poden crear vacíos de até 10-3 Torr con velocidades de bombeo que van de 0.1 a 100 L/s.

Bombas de Tornillo

As bombas de tornillo son outro tipo de bomba de desplazamento positivo que utilizan dous tornillos intercalados para comprimir gas dentro de cámaras. Os tornillos xiran en direccións opostas dentro de aloxamentos cilíndricos que teñen portos de entrada e saída nos dous extremos. Cando os tornillos xiran, moven o gas ao longo dos seus filamentos desde a entrada ata a saída mentres reducen o seu volume e aumentan a súa presión.

As bombas de tornillo poden ser con aceite ou secas. As bombas de tornillo con aceite utilizan o aceite como lubricante e sellador entre os tornillos e os aloxamentos. O aceite tamén axuda a arrefriar e eliminar algunhas moléculas de gas do sistema. As bombas de tornillo secas non utilizan aceite, pero confían en outros materiais ou revestimentos para reducir a fricción e o desgaste entre os tornillos e os aloxamentos.

As bombas de tornillo poden crear vacíos de até 10