DETERMINAÇÃO DE THROUGHPUT PARA MEDIDORES
DE VAZÃO DE GASES PARA SISTEMAS DE VÁCUO
Ricardo Cardoso Rangel1; Alexandre Candido de Paulo2, Francisco Tadeu Degasperi1
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Faculdade de Tecnologia de São Paulo – Fatec-SP – CEETEPS – UNESP – São Paulo – SP – Brasil
Cenpra – Centro de Pesquisa Renato Archer – Ministério de Ciência e Tecnologia – MCT – Campinas – SP
e-mail :[email protected]
1. Introdução
No Laboratório de Tecnologia do Vácuo–LTV–da
Fatec-SP são realizadas medições de fluxo de gases em
medidores de vazão utilizados em sistemas de vácuo em
geral, cobrindo desde o pré-vácuo até o alto-vácuo. Os
medidores mais utilizados nesta área são o rotâmetro e o
medidor de fluxo de massa térmico, mais conhecido
pelo seu nome em inglês, Mass Flow Meter - MFM.
Esses sensores de pressão são utilizados tanto em
processos industriais como em pesquisas básicas e
aplicadas. Estes medidores e controladores de fluxo de
gases têm exatidão de 10% a 1% de seu fundo de escala
e com tempo de resposta de menor que 2 segundos para
o caso do MFM. Neste trabalho mostramos as medições
feitas com os medidores da marca MKS com fundos de
escala de 100 e 500 sccm – 1 sccm equivale a 1,267 x
10-2 torr.l.s-1. As determinações de fluxo de gases, que
devem ser realizadas periodicamente com a finalidade
de rastrear os medidores, são em geral feitas no exterior.
Isto demanda um custo apreciável de um equipamento
novo. Neste sentido, esperamos que as medições
realizadas no LTV sejam uma alternativa metrológica à
tarefa de rastrear medidores de fluxo de gás.
na Figura 2 a curva linear ajustada a partir dos pontos
experimentais obtidos.
Figura 1 – Arranjo experimental
2. Método Experimental
As bases físicas da medição de fluxo de gases,
utilizadas no LTV, é bastante simples. O gás que passa
pelo medidor irá descarregar em uma câmara de vácuo,
cuja pressão inicial é da ordem de 10-2 torr. Por meio de
um medidor de pressão direto ou absoluto – utilizamos
uma coluna de mercúrio – medimos a variação de
pressão no tempo na câmara de vácuo. O throughput de
gás que chega à câmara de vácuo de descarga é
calculado considerando a equação dos gases perfeitos.
As medições foram realizadas em temperatura constante
de (293 ± 2) K, em que verificamos para o N2 o
comportamento de um gás ideal. Realizamos as
medições de throughput para três pressões de entrada no
medidor de fluxo de gás[1].
3. Resultados e Discussões
Com o arranjo experimental baseado no
comportamento dos gases perfeitos, como visto na
Figura 1, conseguimos determinar valores de
throughput de N2 desde 20 sccm até 320 sccm. Foram
submetidos à medição dois medidores de fluxo de gás.
Os resultados mostraram ser de qualidade dentro do
necessário para muitas tarefas, com as incertezas
menores que 1%. Na Figura 1 vemos o arranjo
experimental para a medição de vazão ou throughput e
Figura 2 – Variação da pressão na câmara de vácuo
no tempo.
4. Conclusões
Podemos concluir, que o LTV está preparado para
realizar calibrações em equipamentos de medição de
fluxo de massa – MFM.
5. Referências
[1] Degasperi, F. T., Paulo, A. C. de, Medição de
Throughput em Medidores de Fluxo de Massa Térmico
para Processos em Vácuo, ENQUALAB 2006 Congresso e Feira da Qualidade em Metrologia, 2006.
Agradecimentos
Agradecimentos às empresas PV-PrestVácuo Ltda e
Acatec Ltda e ao Prof. Dr. Luis da Silva Zambom.