Una bomba de difusión es un tipo de bomba de vacío que funciona utilizando un chorro de vapor de alta velocidad para dirigir las moléculas de gas fuera de una cámara, creando un vacío. Sin embargo, no puede funcionar eficazmente a presión atmosférica porque depende de un vacío preexistente para funcionar. A presión atmosférica, la densidad de las moléculas de gas es demasiado alta para que el chorro de vapor las dirija eficazmente, lo que hace que la bomba sea ineficiente. Además, el fluido de trabajo de la bomba estaría expuesto al oxígeno atmosférico, lo que provocaría oxidación y degradación del fluido. Por lo tanto, las bombas de difusión requieren una bomba de respaldo para reducir la presión a un nivel en el que puedan funcionar de manera eficiente, generalmente en el rango de 10^-2 a 10^-3 Torr.
Puntos clave explicados:
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Principio de funcionamiento de una bomba de difusión:
- Las bombas de difusión utilizan un chorro de vapor de alta velocidad (generalmente aceite o mercurio) para dirigir las moléculas de gas fuera de la cámara de vacío.
- Este proceso se basa en la transferencia de impulso del chorro de vapor a las moléculas de gas, lo que requiere una densidad de moléculas de gas lo suficientemente baja para que sea eficaz.
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Limitaciones a la presión atmosférica:
- A presión atmosférica (760 Torr), la densidad de las moléculas de gas es extremadamente alta.
- El chorro de vapor no puede dirigir eficazmente una cantidad tan grande de moléculas, lo que hace que la bomba sea ineficiente.
- La alta densidad de las moléculas de gas también provocaría que el chorro de vapor se dispersara, reduciendo aún más la eficacia de la bomba.
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Riesgo de oxidación y degradación:
- El fluido de trabajo en una bomba de difusión (normalmente aceite o mercurio) es sensible a la oxidación.
- A presión atmosférica, el fluido estaría expuesto al oxígeno, lo que provocaría oxidación y degradación del fluido.
- Esto no sólo reduciría la eficiencia de la bomba sino que también requeriría un mantenimiento y reemplazo frecuentes del fluido.
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Necesidad de una bomba de respaldo:
- Para funcionar eficazmente, una bomba de difusión requiere un vacío preexistente, normalmente en el rango de 10^-2 a 10^-3 Torr.
- Este vacío inicial se crea utilizando una bomba de respaldo, como una bomba de paletas rotativas o una bomba de diafragma.
- La bomba de respaldo reduce la presión a un nivel en el que la bomba de difusión puede hacerse cargo y alcanzar niveles de vacío más altos.
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Aplicaciones típicas:
- Las bombas de difusión se utilizan comúnmente en aplicaciones que requieren altos niveles de vacío, como en la fabricación de semiconductores, revestimiento al vacío e investigación científica.
- Estas aplicaciones suelen implicar procesos que requieren presiones muy por debajo de la presión atmosférica, lo que hace que las bombas de difusión sean ideales para dichos entornos.
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Bombas alternativas para presión atmosférica:
- Para aplicaciones que requieren funcionamiento a presión atmosférica o cerca de ella, son más adecuados otros tipos de bombas, como bombas de paletas rotativas, bombas de diafragma o bombas de espiral.
- Estas bombas están diseñadas para manejar la alta densidad de moléculas de gas a presión atmosférica y no dependen de un chorro de vapor para su funcionamiento.
En resumen, una bomba de difusión no se utiliza a presión atmosférica porque su principio de funcionamiento depende de un vacío preexistente para funcionar eficazmente. La alta densidad de las moléculas de gas a presión atmosférica haría que la bomba fuera ineficiente y la exposición al oxígeno degradaría el fluido de trabajo. Por lo tanto, las bombas de difusión siempre se utilizan junto con una bomba de respaldo para lograr los niveles de vacío iniciales necesarios.
Tabla resumen:
| Punto clave | Explicación |
|---|---|
| Principio de funcionamiento | Utiliza un chorro de vapor de alta velocidad para dirigir las moléculas de gas, lo que requiere una baja densidad del gas. |
| Limitaciones a la presión atmosférica | La alta densidad del gas hace que el chorro de vapor sea ineficaz y provoca dispersión. |
| Riesgo de oxidación | El fluido de trabajo (aceite/mercurio) se degrada cuando se expone al oxígeno. |
| Necesidad de una bomba de respaldo | Requiere un vacío preexistente (10^-2 a 10^-3 Torr) para funcionar de manera eficiente. |
| Aplicaciones típicas | Se utiliza en la fabricación de semiconductores, recubrimiento al vacío e investigación científica. |
| Bombas alternativas | Las bombas rotativas de paletas, de diafragma o de espiral son mejores para la presión atmosférica. |
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