Presión tras el tiempo de bombeo
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Curva de evacuación
Sistema de vacío
Carga de gas en el tiempo de bombeo
Resultados
Líneas de bombeo
Selección de bombas
Tipos de bomba cuyo rango de trabajo cubre la presión objetivo (tablas del capítulo 4). El rango de trabajo termina de 5 a 10 veces por encima de la presión última.
Resistencia de la pared bajo presión atmosférica
Cálculo paso a paso
Biblioteca de desgasificación y juntas
Valores típicos del libro (figuras 10.1–10.3, tablas 10.1–10.2, apéndice D). Los valores reales dependen de la limpieza, el historial y el tiempo de bombeo; mida en sistemas críticos.
¿Evaluar otros materiales? La base de datos de desgasificación de la NASA recoge TML y CVCM (ASTM E595: 24 h a 125 °C en vacío) de miles de polímeros, adhesivos y cables. Un límite de aceptación habitual es TML ≤ 1 % y CVCM ≤ 0,1 %. Son porcentajes de pérdida de masa, no tasas de desgasificación: úselos para elegir materiales y tome las tasas para la calculadora de la tabla anterior o de mediciones.
Biblioteca de gases
Método, supuestos y fuentes
- Fuente. Fórmulas y datos de Vacuum Science and Technology (Suurmeijer, Mulder, Verhoeven): teoría cinética de gases (cap. 1), flujo de gases y conductancia (cap. 3), bombas y sistemas de bombeo (cap. 4), juntas (cap. 9), materiales, desgasificación y permeación (cap. 10, apéndice D). La calculadora reproduce el ejemplo resuelto de §3.17 y los ejercicios 3-1, 3-2, 3-3, 4-5, 4-6, 4-8 y 4-17 (vea las pruebas del repositorio).
- Conductancia. Flujo molecular: orificio (3.97), tubos cortos con el factor de Clausing 4d/(4d + 3l) (3.109–3.110), tubos largos (3.107), conductos rectangulares (3.112–3.114), ranuras anulares (3.105, 3.116) y codos como longitud adicional α·d (3.118). Flujo viscoso: Poiseuille (3.89, 3.91, 3.93). Transición: la f(d·p) empírica de (3.123) escrita en d/λ para que valga para cualquier gas; los orificios se interpolan entre flujo molecular y bloqueado (supuesto). Las conductancias escalan con √(T/M) (3.120).
- Cargas de gas. Metales: q = q₁ₕ·(1 h/t) con 10⁻⁶, 10⁻⁵ o 10⁻⁴ Pa·m³/(s·m²) a 1 h (figura 10.1, tabla 10.1); polímeros y cerámicas según la figura 10.2 (≈1/t^0,6–0,85); tras el horneado, los valores del apéndice D. Permeación por juntas tóricas Q = P(T)·Δp·F·πD con el ajuste de Arrhenius de la figura 10.3 y un factor geométrico F = 2, que reproduce el ejemplo de Viton de §4.11.1 y el ejercicio 4-8. Una junta doble con espacio intermedio bombeado solo ve la presión intermedia (§9.2.1).
- Evacuación. V·dp/dt = Q(t) − S_eff·(p − p_u), integrada con pasos exponenciales (7.4, 7.7); la velocidad cae como S₀·(1 − p_u/p) (7.8), el caudal se limita por el flujo bloqueado en la sección más estrecha de la línea, una bomba Roots opcional entra por debajo de su presión de arranque y la bomba de alto vacío a la presión de transferencia. La ley 1/t se extrapola con un aviso más allá de su validez de unas decenas de horas.
- Bombas. Presiones últimas, rangos de trabajo y velocidades típicas de las tablas del capítulo 4; el rango de trabajo termina de 5 a 10 veces por encima de la presión última. Bomba primaria: S_b ≥ Q_max/p_b,max (ejercicios 4-3, 4-6).
- Resistencia de la pared (no está en el libro). Cilindros: pandeo elástico de Windenburg–Trilling con el límite de cilindro largo 2E/(1−ν²)·(t/D)³; esferas: 0,25·E·(t/Rₒ)², un límite inferior que, con el factor de seguridad por defecto 4, equivale a la presión admisible elástica de ASME VIII-1 UG-28(d); placas planas bajo 1 atm: fórmulas de Roark para placas rectangulares y circulares empotradas o simplemente apoyadas. Puertos, bridas, soldaduras y rigidizadores requieren una comprobación aparte según la norma de recipientes a presión aplicable.
- No incluido. Mezclas de gases y presiones parciales, curvas de velocidad de hojas de datos, relación de compresión de turbobombas, picos de desorción durante el horneado, desgasificación limitada por difusión, fugas virtuales, conductancia de geometrías complejas (use un elemento de conductancia fija), transpiración térmica.
- Verificación con otras fuentes. Además de los ejemplos del libro, las pruebas comparan la calculadora con valores estándar de manuales para aire a 20 °C (orificio 11,6 L/s por cm², tubo largo 12,1·d³/l, Poiseuille 135·d⁴·p̄/l, orificio estrangulado ≈ 20 L/s por cm²; d y l en cm, p̄ en mbar): todos coinciden dentro del 1 %. El pandeo de cilindros coincide dentro del 5 % con la fórmula de von Mises de la EN 13445-3. Desviación conocida: el factor de tubo corto 4d/(4d + 3l) del libro es hasta un 11 % mayor que los valores exactos de Clausing, por lo que las conductancias de tubos cortos son algo optimistas.