Vacio

ASPECTOS TECNOLÓGICOS GENERALES

Introducción:
En el campo de la tecnología de materiales, la primera necesidad es la producción
y obtención de un material con unas propiedades específicas, bien sea para realizar
posteriormente una investigación de sus propiedades, o bien para ser utilizado por
la industria y desarrollar dispositivos tecnológicos.

En todos los casos (háblese de depósitocomo de análisis) el uso del
vacío es mandatorio:
?Evita que el haz de partículas sea absorbido o reaccione con el oxígeno
del aire
?Adherencia de la película delgada al substrato (eliminando impurezas
y otras capas de vapor que se forman siempre por la simple exposición
de la superficie a la atmósfera del aire)

El inicio de la tecnología del vacío se
considera en 1643 cuando,Evangelista
Torricelli lleno un tubo con mercurio y lo
introdujo en un depósito de mercurio,
cuando quito su mano observó que el
nivel de mercurio en el tubo baja a una
altura cerca de 29 pies, dejando un
espacio en la parte superior del tubo la
cual aparentemente no contiene nada.
Este fue llamado el “vacío Torricellian”

La definición actual de vacío es “una presión sub-atmosférica”Área(m2)

Fuerza (Newtons)

Presión = Fuerza / superficie

[ N/m2 ]

En la tecnología del vacío las unidades mas utilizadas son:
Torr, mbar ó Pascal
1 Torr = 1,33 mbar = 133 Pa

SISTEMA DE VACÍO

Extraer los gases del recinto

Conocer el grado de vacío
alcanzado

Disminuir la presión en
el interior

BOMBAS de VACÍO

MEDIDORES de PRESIÓN

Vacío Tosco----------------------------- 1000 - 1 mbar
Vacío Medio ----------------------------- 1
- 10-3 mbar
Alto vacío -------------------------------- 10-3 - 10-7 mbar
Ultra-alto vacío -------------------------- < 10-7
mbar

Bombas de vacío
Según el rango de presión en el que operan con efectividad, las
bombas de vacío se pueden clasificar en:
Bombas de vacío preliminar (hasta 10-3 mbar): son bombas
de desplazamientopositivo ó mecánicas, que transportan el
gas con la ayuda de paletas, pistones y otros dispositivos y lo
expulsan a la atmósfera. Ejemplo: bombas rotatorias

Bombas de vacío elevado (< 10-3 mbar): son bombas de
arrastre molecular.
Ejemplo: bombas turbomoleculares y de difusión

Bomba rotatoria

Funcionamiento: Al girar excéntricamente el
cilindro interior, el gas es “aspirado” delrecinto
(A) donde se hace el vacío. A continuación se
comprime con la disminución de volumen (B)
entre el cilindro móvil y el estátor fijo y
finalmente se expulsa (C) a la atmósfera.

• Caudal: 1-500 litros/s
• Presión de entrada: 50 mbar- 5mbar
• Fallos típicos:
* Consumo o deterioro del aceite
* Fallo del balasto de gas
* Ausencia de rotación del rótor
* Escape del aceite a través del ejedel rótor

Bomba Turbomolecular
Una bomba turbomolecular está constituida por una
turbina o motor con álabes o paletas que se mueven a
velocidad supersónica (rotor) en la proximidad de álabes o
paletas fijas (estator). La velocidad de rotación habitual es
de unas 60.000 r.p.m.
Principio de operación
Todos sabemos que las moléculas de un gas tienen un movimiento
al azar en todasdirecciones, y que la dirección de las mismas se ve
modificada durante los choques que ocurren entre ellas.
v

Pared en
movimiento “v”

El objetivo de los álabes rotantes de la turbina es
modificar la trayectoria de las moléculas de gas, de modo
de lograr un flujo macroscópico de las mismas en la
dirección de bombeo (o sea, hacia afuera de la cámara de
vacío)
Se trata de lograr que elmovimiento de las moléculas no
sea ya aleatorio, sino que exista una pequeña tendencia a
moverse en una dirección en particular.

Sistema completo (turbo + rotatoria)

Para que un bombeo eficiente tenga lugar, es necesario que:
• El álabe de la turbina golpee a cada molécula dirigiéndola
hacia el estator,
• La molécula alcance el estator antes de chocar con otra y ser
consecuentemente...