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Los sistemas de vacío son sistemas técnicos que se utilizan para generar un vacío controlado, esencial para numerosas aplicaciones industriales, científicas y médicas.

Permiten realizar procesos limpios y sin contaminación, procesar materiales con precisión y crear un entorno controlado para procesos físicos y químicos.

A continuación encontrará la funcionalidad y los tipos de sistemas de vacío, sus ámbitos de aplicación y sus ventajas:

Cómo funcionan los sistemas de vacío:

El principio básico de un sistema de vacío es eliminar moléculas de gas de un volumen cerrado hasta alcanzar la presión negativa deseada.
Para ello se utilizan varias etapas de bombeo, líneas, válvulas y sistemas de medición.

El proceso suele dividirse en varias fases:

1. Fase de aspiración gruesa: en esta fase se elimina la mayor parte de las moléculas de aire mediante una bomba de respaldo, por ejemplo, una bomba rotativa de paletas o una bomba de tornillo.
2. Fase de vacío fino o alto vacío: En esta zona, las bombas de alto vacío, por ejemplo las bombas turbomoleculares o las bombas de difusión, se encargan del trabajo.
3. Fase de ultra alto vacío: Para presiones extremadamente bajas (inferiores a 10-⁷ mbar) se utilizan bombas de ionización, bombas criogénicas o bombas getter.

Una sofisticada interacción de estos tipos de bombas, complementada con juntas, sistemas de medición y unidades de control, garantiza un vacío estable y limpio. El vacío se supervisa mediante sensores de presión y se mantiene constante mediante válvulas de control.

Tipos de sistemas de vacío:

1. Según el rango de presión:
   a. Grandes sistemas de vacío (1 a 10-³ mbar): Adecuados para procesos de secado, desgasificación y envasado simple.
   b. Sistemas de alto vacío (10-³ a 10-⁷ mbar): Utilizados en aplicaciones de revestimiento, fabricación de productos electrónicos o laboratorio.
   c. Sistemas de ultra alto vacío (por debajo de 10-⁷ mbar): Necesarios en física de superficies, investigación de partículas o tecnología espacial.
2. Según la aplicación:
   a. Sistemas de recubrimiento: Para procesos de PVD y CVD, sputtering o evaporación.
   b. Sistemas de vacío de proceso: En la industria química y farmacéutica para destilación, secado o cristalización.
   c. Sistemas de vacío analítico: En investigación, por ejemplo para microscopios electrónicos o espectrómetros de masas.
   d. Sistemas metalúrgicos: Para fundir, sinterizar o soldar en vacío para evitar la oxidación.
   e. Sistemas de envasado al vacío: En la industria alimentaria para su conservación.
3. Por principio de diseño:
   a. Sistemas de vacío centralizado: Suministran vacío a varios consumidores, por ejemplo en líneas de producción.
   b. Sistemas compactos: Integran bomba, controlador y recipiente en un solo dispositivo para aplicaciones de laboratorio o piloto.
   c. Sistemas especiales: Sistemas personalizados para investigación, producción de semiconductores o tecnología médica con requisitos específicos de pureza y temperatura.

Utilización de sistemas de vacío:

1. Industria electrónica y de semiconductores:
Aquí, los sistemas de vacío crean la base para procesos limpios y con pocas partículas. Se utilizan en litografía, deposición de capas, por ejemplo, PECVD, PVD e implantación de iones.

2. Recubrimiento de superficies:
En la metalurgia, la fabricación de herramientas o la óptica, los sistemas de vacío se utilizan para aplicar revestimientos duros, por ejemplo TiN, DLC o revestimientos ópticos de manera uniforme y con buena adherencia.

3. Industria química y farmacéutica:
Los sistemas de vacío permiten un secado suave, la destilación o la recuperación de disolventes a bajas temperaturas, protegiendo las sustancias sensibles al calor.

4. Industria alimentaria:
Los procesos de vacío prolongan la vida útil de los alimentos eliminando el oxígeno o la humedad, por ejemplo, durante la liofilización o el envasado.

5. Investigación y desarrollo:
En los laboratorios, los sistemas de vacío se utilizan para realizar experimentos físicos, investigación de materiales o física del plasma.

6. Viajes espaciales y ensayos de materiales:
En la simulación espacial, los sistemas de vacío se utilizan para recrear las condiciones del espacio exterior y probar materiales o dispositivos.

7. Tecnología médica:
Aquí se utilizan en esterilización, recubrimiento de implantes médicos o en sistemas de diagnóstico.

Ventajas de los sistemas de vacío

• Condiciones de proceso controladas: La reducción de las partículas de gas crea entornos definidos y reproducibles para procesos de fabricación precisos.
• Entorno limpio y libre de contaminación: Los sistemas de vacío permiten procesos sin polvo, oxidación ni contaminación química, algo crucial para la producción de electrónica y óptica.
• Mejores propiedades de los materiales: Los revestimientos aplicados al vacío se caracterizan por una mayor densidad, fuerza adhesiva y pureza.
• Eficiencia energética y material: Los procesos al vacío suelen requerir temperaturas más bajas y evitan pérdidas de energía debidas a procesos de oxidación.
• Mayor vida útil del producto: en la tecnología alimentaria y médica, el uso de procesos al vacío permite prolongar la vida útil y mejorar la calidad del producto.
• Alta precisión y fiabilidad del proceso: Los sistemas de control automatizados garantizan unas condiciones de presión constantes y la estabilidad del proceso.
• Respetuoso con el medio ambiente: Muchos procesos de vacío no requieren productos químicos o gases nocivos, por lo que son más respetuosos con el medio ambiente que los procesos convencionales.

Los sistemas de vacío son sistemas complejos que constituyen la base de numerosas tecnologías clave. Su tarea consiste en crear un espacio libre de gases en el que puedan tener lugar procesos físicos y químicos en condiciones controladas con precisión.
Con diferentes principios de bombeo, sistemas de control y diseños, cubren una amplia gama de aplicaciones, desde la producción de semiconductores, la metalurgia y la tecnología alimentaria hasta la investigación básica. Sus ventajas más importantes son la pureza, la precisión, la eficiencia energética y la fiabilidad del proceso.

Estos son los aspectos más importantes que hay que tener en cuenta a la hora de comprar sistemas de vacío:

La compra de sistemas de vacío requiere un profundo conocimiento de los procesos técnicos, las propiedades de los materiales y los requisitos de calidad.
Dado que forman sistemas complejos compuestos por bombas, válvulas, líneas, dispositivos de medición, controles y cámaras, su selección influye decisivamente en la estabilidad del proceso, la eficiencia energética y la calidad del producto. Un diseño incorrecto o unos componentes de calidad inferior pueden provocar interrupciones del proceso, pérdidas de producto o elevados costes de mantenimiento. Por tanto, la compra debe tener en cuenta por igual los aspectos técnicos, económicos y de seguridad.

• El primer paso y el más importante a la hora de comprar un sistema de vacío es definir claramente el uso previsto: Esto incluye:
• Rango de presión: ¿Debe alcanzarse un vacío aproximado, por ejemplo para envasado, un vacío alto, por ejemplo para recubrimiento, o un vacío ultraalto, por ejemplo para investigación?
• Tipo de gas y medio de proceso: Los distintos gases, como el aire, el vapor de agua o los gases reactivos, requieren distintos principios de bombeo y materiales de sellado.
• Parámetros del proceso: La temperatura, la carga química, el volumen de partículas y los requisitos de limpieza determinan la elección del material.
• Tamaño y diseño de la cámara: El volumen y la geometría de la cámara de vacío deben ajustarse a los requisitos del proceso.
• Tiempos de ciclo: ¿Con qué rapidez debe alcanzarse el vacío deseado o purgarse de nuevo?
• Una especificación precisa evita sobredimensionar o infradimensionar el sistema, ahorra costes y garantiza la estabilidad del proceso.
• Las bombas son el corazón de todo sistema de vacío. La selección depende del rango de presión, el medio y la pureza deseada:
• Bombas de apoyo, por ejemplo, bombas rotativas de paletas, de tornillo o de uña, para el rango de vacío grueso.
• Bombas de alto vacío, por ejemplo turbomoleculares o de difusión, para presiones en el rango de 10-³ a 10-⁷ mbar.
• Bombas de vacío ultraalto, por ejemplo, bombas de ionización, getter o criogénicas, para aplicaciones especialmente puras.
• Los criterios importantes son la velocidad de bombeo, la presión final, el consumo de energía, los requisitos de mantenimiento y la idoneidad para el funcionamiento continuo.
• Los sistemas modernos combinan distintos tipos de bombas en sistemas multietapa para una puesta en marcha eficaz y un funcionamiento estable.
• La calidad de los materiales utilizados es decisiva para la pureza y la vida útil de un sistema de vacío.
• Material de la cámara: El acero inoxidable, por ejemplo 304L, 316L, es estándar para aplicaciones químicamente neutras. El aluminio o el vidrio se utilizan para requisitos específicos, por ejemplo, construcción ligera, visión óptica.
• Juntas: Las juntas metálicas, por ejemplo de cobre o elastómeros de alta calidad, FKM, EPDM, son necesarias para vacío alto y ultraalto.
• Superficies internas: Las superficies pulidas o electropulidas evitan la adsorción de gases y facilitan la limpieza.
• Estabilidad mecánica: Especialmente en el caso de cámaras grandes, el grosor de la pared y los travesaños deben diseñarse de forma que la presión atmosférica externa no provoque ninguna deformación.
• También hay que prestar atención a la resistencia a la corrosión y a la facilidad de limpieza, sobre todo en aplicaciones químicas y farmacéuticas.
• Los sistemas de vacío modernos disponen de sistemas de control digitales que coordinan bombas, válvulas, sensores y funciones de seguridad.
• A la hora de comprar, hay que tener en cuenta lo siguiente:
• Interfaz de usuario intuitiva: visualización clara del proceso y fácil introducción de parámetros.
• Procesos automatizados: Ciclos de bomba controlados por tiempo o presión, ventilación automática y paradas de seguridad.
• Interfaces: Integración en sistemas de control o redes como Ethernet, Profibus, OPC-UA para aplicaciones de Industria 4.0.
• Adquisición de datos: Documentación de procesos sin fisuras y registro de errores para garantizar la calidad.
• Un sistema de control moderno mejora la fiabilidad del proceso, la reproducibilidad y la planificación del mantenimiento.
• La medición fiable de la presión es esencial para el control del proceso.
• Sensores: En función del rango de presión, se utilizan tubos de medición Pirani, de capacitancia, Bayard-Alpert o Penning.
• Redundancia: Dos principios de medición diferentes aumentan la seguridad de funcionamiento.
• Calibración: Los sistemas de medición deben poder comprobarse periódicamente y calibrarse de acuerdo con las normas internacionales.
• Además, puede ser necesaria la integración de sistemas de detección de fugas y analizadores de gases, por ejemplo, análisis de gases residuales, para controlar los gases de proceso y la estanqueidad.
• El consumo de energía y los costes de mantenimiento son factores decisivos a la hora de seleccionar un sistema de vacío.
• Las tecnologías de bombas eficientes, como las bombas de tornillo seco y los motores con control de frecuencia, reducen el consumo de energía y la capacidad de refrigeración.
• Los sistemas de recuperación de calor y los ciclos de funcionamiento optimizados pueden reducir aún más los costes de explotación.
• el funcionamiento sin aceite o sin partículas reduce la necesidad de limpieza periódica y aumenta la pureza del proceso.
• Un sistema económico debe considerarse no sólo en términos de precio de compra, sino también a lo largo de todo su ciclo de vida (coste total de propiedad).
• Los sistemas de vacío están sometidos a elevadas cargas mecánicas y térmicas. Por ello, las funciones de seguridad y los conceptos de mantenimiento son especialmente importantes.
• Las válvulas de seguridad y los sensores de sobrepresión evitan daños en caso de funcionamiento incorrecto o errores de ventilación.
• Las pruebas de estanqueidad y el control de la hermeticidad deben realizarse con regularidad.
• Disponibilidad de servicio: El fabricante debe ofrecer un rápido suministro de piezas de repuesto, asistencia técnica y contratos de mantenimiento.
• Los sistemas de mantenimiento a distancia permiten realizar diagnósticos y actualizaciones de software sin interrumpir la producción.
• Una estrategia de mantenimiento bien planificada alarga la vida útil y minimiza los tiempos de inactividad.
• Las compras deben confiar en proveedores certificados. Las características de calidad son:
• Referencias verificables en la aplicación correspondiente, por ejemplo, semiconductores, química, investigación.
• Certificaciones de conformidad con ISO 9001, CE, RoHS, REACH o normas específicas del sector, por ejemplo, GMP, FDA.
• Pruebas documentadas de aceptación en fábrica (FAT).
• Cursos de formación para personal operativo y técnicos.
• Los proveedores reputados proporcionan documentación completa, modelos 3D, planes de mantenimiento y validación de procesos.
• Un sistema de vacío moderno debe tener un diseño modular y ser adaptable a futuras necesidades.
• Las cámaras y conexiones ampliables permiten cambios posteriores en el proceso.
• Una arquitectura de software abierta permite actualizaciones e integración de nuevos sensores o controles.
• La posibilidad de adaptar componentes de eficiencia energética o automatización protege la inversión a largo plazo.
• La selección de un sistema escalable reduce los costes de conversión posteriores y aumenta la flexibilidad operativa.

La compra profesional de sistemas de vacío es una decisión estratégica con efectos a largo plazo sobre la calidad, la eficiencia y la competitividad.
Un análisis exhaustivo de los requisitos, la elección correcta de la tecnología de bombeo, materiales de alta calidad y sistemas de control precisos son esenciales. Igualmente importantes son la eficiencia energética, la facilidad de mantenimiento, la seguridad y la fiabilidad del fabricante.
Un sistema de vacío óptimamente especificado y cuidadosamente seleccionado no sólo ofrece unas condiciones de proceso estables y una alta calidad del producto, sino también unos costes de funcionamiento bajos y una larga vida útil.
La combinación de conocimientos técnicos y previsión económica crea la base para un funcionamiento sostenible y eficiente, hoy y en el futuro.

Los sistemas de vacío pueden adquirirse a distintos proveedores. En Exportpages encontrará información completa sobre fabricantes y proveedores de Instalaciones de vacío de todo el mundo.