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RESUMEN
Se realiz una bsqueda bibliogrfca acerca de las dierentes
tcnicas
de vaco utilizadas en el campo de la sica, se abordan temas como
son,
la defnicin de vaco, presin, la clasifcacin del vaco y de las
bombas
de vaco, as como tambin el uncionamiento de stas.
!S"##$%%$
"ctualmente en el mbito
cientfco, se defne el vaco
como una presin menor que laatmosrica. &uando a un 'uido
se le aplica una uerza en un
ngulo arbitrario de acuerdo con
su superfcie, dic(o 'uido es
incapaz de soportar algn
esuerzo cortante como sucede
en los slidos, esto debido a su
propiedad intrnseca
caracterstica de los 'uidos, en
condiciones estticas la nicacomponente de la uerza
aplicada es la que acta en la
direccin normal o perpendicular
a la superfcie de dic(o 'uido. "
la magnitud de la uerza normal
por unidad de rea superfcial, se
le llama presin. %a presin es
una propiedad escalar y no
posee propiedades direccionales.e acuerdo a la anterior
defnicin de presin, sus
unidades en el Sistema
)nternacional son de
*+eton-rea, es decir *+-m,
que suele denominarse /0a1. Sin
embargo, en algunas ocasiones
esta unidad de medida de la
presin, no resulta del todo til
en el desarrollo de lainvestigacin cientfca, por lo
que e2isten algunas
otras unidades que en la prctica
son mas ciles de manipular
como lo son3 4orr, 5ar, entre
otros. !s importante se6alar la
relacin que e2iste entre estas
unidades de presin, por lo cual37 4orr 8 7,99 mbar 8 799 0a
onde 7mbar8:.::7bar.
!l vaco se clasifca de acuerdo a
la presin que e2ista en el medio
en cuestin, esto es3
;e 7::: a 7mbar
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clasifcan de acuerdo al rango de
vaco en el que operan. !stas se
clasifcan en3
5omba de
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apro2imadamente de G:,:::
r.p.m. !n la fgura H se muestra
un eCemplo de la bomba
turbomolecular.
!l principio de uncionamiento dela bomba turbomolecular es
evitar que las molculas del
'uido en donde se pretende
lograr el vaco, no se comporten
de manera azarosa, si no que por
el contrario dic(as molculas
sean dirigidas en una sola
direccin en particular, en este
caso, uera de la cmara devaco.
5omba de diusin. %a ventaCa de
este tipo de bomba para crear
alto vaco, comparado con las
bombas mecnicas, es que
puede producir mayor velocidad
de bombeo con el mismo
tama6o, peso y costo. !l primer
dise6o ue creado por Baede
pensando en trminos de la
teora cintica de los gases. %a
accin de bombeo ue dise6ada
para la diusin del
aire dentro de una nube de
mercurio. %as bombas de diusin
usan aceite o mercurio como
'uido de bombeo. /Aig. 91.
%a bomba de diusin es capaz
de evacuar gas con alta
Aig. H. !Cemplo de una bomba
turbomolecular.
Aig. I. !l 'uido de bombeo se
calienta (asta que se evapora
mediante un calentador situado al
ondo de la bomba. !l vapor se
eleva y es de'ectado (acia abaCo,
trayndose consigo las molculas
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efciencia (asta presiones que no
e2cedan :.:H torr y una presin
de descarga menor que :.E torrF
no es posible que esta bomba
uncione de manera
independiente, se requiere de
una bomba adicional para reducir
la presin de la cmara (asta
que la bomba de diusin pueda
operar.
!n un sistema tpico de alto
vaco, la bomba de diusin toma
lugar entre la bomba mecnica y
la cmara a evacuar. !stas
bombas se construyen de aceroino2idable o aluminio, aunque
muc(as bombas de tama6o
reducido se abrican de vidrio y
algunas tienen cubiertas de este
material con c(imeneas de
metal.
%as bombas criognicas /de baCa
temperatura1. Se usan en
aplicaciones especfcas de ultra
alto vaco. ?na criobomba es una
bomba de vaco que tiene una
superfcie interna enriada a
temperaturas menores a los
7H:JK, donde los gases y
vapores se condensan. !n esta
superfcie se inmovilizan las
molculas de gas, lo cual
disminuye la presin del sistema.
%a superfcie ra est colocadadentro de la cmara de vaco.
!2isten varios mecanismos
mediante los cuales se capturan
los gases sobre la superfcie ra,
los ms importantes se pueden
representar por medio de las
criotrampas y la criosorcin.
!n 7GI9, !vangelista 4orricelli
abric el barmetro de mercurioy tiempo despus $tto von
BuericLe cre la bomba de aire.
%a combinacin de estos dos
e2perimentos ue llevada a cabo
antes de 7GG: por #obert 5oyle,
dando como resultado la
mquina boyleana, que es
considerada como el primer
medidor de presiones
subatmosricas. 5oyle logr
obtener una presin de
apro2imadamente G mm Mg /G
torr1, y su dise6o e2perimental
ue durante dos siglos la nica
orma disponible para medir
vaco.
!n 7N>I, =c%eod present un
dispositivo basado en la
posibilidad de comprimir elvolumen de gas a una proporcin
conocida. ?sando una columna
de mercurio, consigui que las
altas presiones pudieran ser
medidas con acilidad, mientras
que las baCas se podan calcular
Aig. E. !Cemplo de bomba criognica.
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con la ayuda de la ley de 5oyle.
4cnicamente, el medidor
unciona en un intervalo de 7 a
7:;Gtorr.
!l
medidor de 0irani, dise6ado en
7O:G, nos da una medida de la
presin a travs de la variacin
de la conductividad trmica del
gas. !ste dispositivo consta de
un flamento metlico
suspendido en un tubo en el
sistema de vaco y conectado a
una uente de voltaCe o corriente
constante. !l alambre puede ser
de tungsteno u otro material
cuya resistencia vare muc(o con
la temperatura. "l aumentar el
vaco, se reduce la prdida de
calor por conduccin a travs delgas y aumenta la temperatura
y
la resistencia del conductor, que
se mide con un aparato
adecuado.
!l medidor por ionizacin de
ctodo caliente consta
bsicamente de un flamento
/ctodo1, una reCilla y un colector
/de iones1.
&uando se (ace pasar una
corriente por el flamento, ste
emite electrones que golpean la
reCillaF la reCilla a su vez emite
rayos P suaves, y estos rayos
provocan la otoemisin deelectrones en el colector de
iones. !ste es un proceso que no
depende de la presin. !n un gas
de baCas presiones /menores de
7:;I torr1, el nmero de iones
positivos producidos por el paso
de una corriente de electrones es
linealmente proporcional a la
densidad de las molculas del
gas. ?na medicin en la corriente
de iones es una medicin de la
presin a una temperatura dada.
Aig. G. =edidor de presin
Aig. >. =edidor de 0irani
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%os medidores de ionizacin por
ctodo caliente abricados (asta
7OE: podan medir valores de la
presin de apro2imadamente 7:;N
torr. !n 7OE: 5ayard y "lpert
(icieron una modifcacin en el
medidor de ionizacin de ctodo
caliente para poder medir
presiones menores que 7:;N torr.
!llos reemplazaron el colector
cilndrico de iones positivos por
un alambre muy fno /:.:7 mm1
localizado dentro de la reCilla.
"dems, el flamento del
medidor 5ayard;"lpert se coloca
uera de la estructura de la
reCilla, en orma dierente al
medidor de ctodo caliente.
!l tubo 5ourdon es un tubo de
seccin elptica que orma un
anillo casi completo, cerrado porun e2tremo. %a ley de
deormacin del tubo 5ourdon es
bastante compleCa y (a sido
determinada empricamente a
travs de numerosas
observaciones y ensayos en
varios tubos.
%a mayora de los indicadores de
presin en uso tiene un tubo
5ourdn como elemento de
medicin. /!l manmetro se lama
as por su inventor, Eugene
Bourdon, un ingeniero rancs.1
!l tubo de 5ourdn es un
dispositivo que detecta la presin
y convierte la presin en
desplazamiento. 0uesto que el
desplazamiento de tubo de
5ourdn es una uncin de la
presin aplicada, sta puede seramplifcada e indicada
mecnicamente por una aguCa en
un dial. "s, la posicin del
indicador indica indirectamente
la presin.
!ste manmetro consiste de una
cartula o dial calibrada y una
aguCa indicadora conectada a
travs de una articulacin a un
tubo curvado de metal 'e2ible
llamado tubo de 5ourdn. !l tubo
de 5ourdn se encuentra
conectado a la presin del
sistema.
&onorme se eleva la presin en
un sistema, el tubo de bourdon
tiende a enderezarse debido a la
dierencia en reas entre sus
dimetros interior y e2terior. !staaccin ocasiona que la aguCa
se
mueva e indique la presin
apropiada en la cartula.
Aig. N. =edidor de vaco de
ctodo caliente
Aig. O. )ndicador de presinde tubo de 5ourdon
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CONCLUSIONESurante el desarrollo de la
investigacin cientfca es
imprescindible saber el
uncionamiento de los
dispositivos utilizados y principio
undamental sobre el cual se
basan, en el caso de la utilizacin
de los instrumentos de vacio
como son las bombas y los
manmetros se debe tener
presente el tipo de sistema con
el cual se cuenta, el trabaCo a
realizarse y las condiciones
necesarias para medir la presin,
adems de que se debe elegir
con anterioridad el dispositivo a
utilizar, para lograr resultados
mas ptimos al momento derealizar las investigaciones
necesarias.
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