Ingeniería de Vacío

- Dec 21, 2017-

La ingeniería de vacío se ocupa de los procesos y equipos tecnológicos que usan vacío para lograr mejores resultados que los que funcionan bajo presión atmosférica. Las aplicaciones más extendidas de la tecnología de vacío son:


Recubrimiento de carburo de cromo pirolítico

Vidrio antirreflectante

Colorante de vidrio

Impregnación al vacío

Recubrimiento al vacío

Secado al vacío


Los recubridores de vacío son capaces de aplicar varios tipos de recubrimientos en superficies de metal, vidrio, plástico o cerámica, proporcionando alta calidad y grosor y color uniformes. Los secadores de vacío pueden usarse para materiales delicados y ahorrar cantidades significativas de energía debido a temperaturas de secado más bajas.


Tecnología

La ingeniería de vacío utiliza técnicas y equipos que varían mucho según el nivel de vacío utilizado. La presión ligeramente reducida de la presión atmosférica se puede usar para controlar el flujo de aire en los sistemas de ventilación o en los sistemas de manejo de materiales. Se pueden usar vacíos de menor presión en la evaporación al vacío en el procesamiento de productos alimenticios sin un calentamiento excesivo. Se usan grados de vacío más altos para la desgasificación, la metalurgia al vacío y la producción de bombillas y tubos de rayos catódicos. Para ciertos procesos de semiconductores se requieren los llamados vacíos "ultrahigh". los vacíos "más duros" con la presión más baja se producen para experimentos en física, donde incluso unos pocos átomos de aire dispersos interferirían con el experimento en progreso.


El aparato utilizado varía con la disminución de la presión. Los sopladores dan paso a varios tipos de bombas rotativas y recíprocas. Para algunas aplicaciones importantes, un eyector de vapor puede evacuar rápidamente un recipiente de proceso grande a un vacío aproximado, suficiente para algunos procesos o como un proceso preliminar de bombeo más completo. La invención de la bomba Sprengel fue un paso crítico en el desarrollo de la bombilla incandescente, ya que permitió la creación de un vacío que era más alto que el disponible anteriormente, lo que extendió la vida útil de las bombillas. A niveles de vacío más altos (presiones más bajas), se usan bombas de difusión, bombas de absorción, y bombas crogénicas. Las bombas son más como "compresores" ya que reúnen los gases enrarecidos en el recipiente de vacío y los empujan a una presión mucho más alta, volumen más pequeño, escape. Se puede usar una cadena de dos o más tipos diferentes de bombas de vacío en un sistema de vacío, con una bomba de "desbaste" que elimina la mayor parte de la masa de aire del sistema y las etapas adicionales que manejan cantidades relativamente más pequeñas de aire a menor altura presiones En algunas aplicaciones, un elemento químico se utiliza para combinar con el aire que queda en un recinto después del bombeo. Por ejemplo, en los tubos de vacío electrónicos, un "captador" metálico se calentó por inducción para eliminar el aire que quedaba después de la bomba inicial y el cierre de los tubos. El "captador" también eliminaría lentamente cualquier gas que se haya desarrollado dentro del tubo durante su vida restante, manteniendo un vacío suficientemente bueno.


Los materiales para su uso en sistemas de vacío deben evaluarse cuidadosamente. Muchos materiales tienen un grado de porosidad, que no es importante a presiones ordinarias, pero que admitirían continuamente cantidades mínimas de aire en un sistema de vacío si se usan incorrectamente. Algunos artículos, como el caucho y el plástico, emiten gases al vacío que pueden contaminar el sistema. A niveles de vacío alto y ultra alto, incluso los metales deben seleccionarse cuidadosamente: las moléculas de aire y la humedad pueden adherirse a la superficie de los metales, y cualquier gas atrapado dentro del metal puede filtrarse a la superficie al vacío. En algunos sistemas de vacío, un simple recubrimiento de grasa poco volátil es suficiente para sellar huecos en las juntas, pero a un vacío ultra alto, los accesorios deben ser cuidadosamente maquinados y pulidos para minimizar el gas atrapado. Es una práctica habitual cocer los componentes de un sistema de alto vacío; a altas temperaturas, cualquier gas o humedad que se adhiera a la superficie es expulsado. Sin embargo, este requisito afecta qué materiales se pueden usar.


Los aceleradores de partículas son los sistemas de vacío ultra alto más grandes y pueden tener una longitud de hasta kilómetros.