¿Qué es un Vacuómetro Pirani?
Un vacuómetro Pirani es un sensor que utiliza la resistencia eléctrica para medir el grado de vacío.
Los vacuómetros Pirani se utilizan en muchas situaciones para medir el grado de vacío, ya que el pequeño tamaño del dispositivo hace que sea fácil de transportar y sencillo de manejar. Los vacuómetros Pirani también se conocen como manómetros Pirani o simplemente Pirani.
Los vacuómetros Pirani se caracterizan por su construcción sencilla y su bajo coste. Cuando el elemento de medición se coloca en el entorno de medición, la corriente que llega al elemento de medición cambia en función del nivel de vacío, lo que permite medir el nivel de vacío. En general, los vacuómetros Pirani constan de un controlador y un elemento de medición y tienen un rango de medición de aproximadamente 0,5 Pa a 2 KPa.
En principio, se necesitan otros vacuómetros para las mediciones en las que los valores de presión son importantes, ya que la precisión se reduce cerca del extremo inferior del rango de medición. Algunos vacuómetros Pirani tienen un elemento de medición y un controlador independientes. Algunos vacuómetros sólo se pueden utilizar en el rango de medición y se estropean si se utilizan fuera de él, pero el vacuómetros Pirani está libre de estas preocupaciones y puede funcionar desde la presión atmosférica.
Usos de los Vacuómetros Pirani
Los vacuómetros Pirani se utilizan en circuitos de fluidos conectados a cámaras y tubos de cuarzo en los que se requiere el control del alcance del vacío y la limpieza de la superficie. Concretamente, se suelen utilizar para medir en el rango de vacío medio.
El rango de vacío medio es el vacío que puede alcanzarse utilizando una bomba de vacío rotativa de aceite, por ejemplo, al medir la aspiración de gas CFC. Los vacuómetros Pirani se utilizan a menudo en las líneas de desbaste de los sistemas de bombeo de alto vacío a ultraalto vacío y en las líneas de contrapresión de las bombas de alto vacío.
Sin embargo, como el valor indicado varía en función del tipo y la composición del gas, se requiere una calibración previa suficiente para medir la presión absoluta. Los vacuómetros Pirani también se utilizan para medir las condiciones de vacío creadas en experimentos físicos y químicos, evaporación al vacío, liofilización, instrumentos médicos, analizadores, equipos de aplicación de láser, equipos de bombeo al vacío, espacios de grabado por plasma en equipos de fabricación de semiconductores, paquetes de vacío en microscopios electrónicos, etc.
Principio del Vacuómetro Pirani
Los vacuómetros Pirani son vacuómetros de resistencia eléctrica, que calculan la corriente a partir de la energía térmica disipada cuando el gas incide sobre un hilo de platino (Pt) que transporta una corriente eléctrica. La presión se calcula a partir del valor de la corriente. Esta presión infinitesimal corresponde directamente al grado de vacío.
El vacuómetros Pirani tiene un hilo de platino muy fino en el interior del elemento de medida, que se calienta a una temperatura de unos 200 °C aplicándole corriente eléctrica. Cuando el aire golpea el hilo de platino, le quita calor, lo que hace que el controlador aplique más potencia al hilo de platino para mantenerlo a 200 °C.
Por el contrario, si no hay moléculas de gas golpeando el alambre de platino, la temperatura de éste puede mantenerse a 200 °C con menos potencia. Midiendo los cambios en la cantidad de energía suministrada al alambre de platino, se puede medir el vacío en el entorno de medición.
La gestión del alambre de platino también es importante para mantener la precisión del tubo de vacío Pirani. El alambre de platino se desgasta al recibir energía repetidamente y necesita más potencia para alcanzar los 200 °C que cuando es nuevo, por lo que debe sustituirse con regularidad. La limpieza periódica también es esencial, ya que el polvo adherido al alambre de platino puede afectar a la precisión de la medición.
Más Información sobre los Vacuómetros
Definición de Vacío
La presión se divide en grados de vacío, como vacío bajo, vacío medio, vacío alto y vacío ultraalto, y los vacuómetros Pirani pueden medir desde el vacío bajo hasta el vacío medio. Los niveles de vacío se clasifican en cinco categorías según el rango de presión de la siguiente manera
- Bajo vacío: 105 Pa a 102 Pa
- Vacío medio: 102 Pa a 10-1 Pa
- Alto vacío: 10-1Pa a 10-5Pa
- Vacío ultraalto: 10-5Pa a 10-8Pa
- Vacío extremadamente alto: 10-8Pa o menos