Portata di un gas: come calcolare la velocità di aspirazione
La portata di un gas si riferisce alla quantità di gas che fluisce attraverso una canalizzazione in un determinato periodo di tempo, misurato in massa o numero di molecole. Un altro metodo per misurare la portata di un gas è il volume V’ che attraversa una sezione della canalizzazione misurato alla pressione esistente nella canalizzazione, espresso in m^3/s nel S.I.
Nell’ambito della tecnica del vuoto, la definizione più comune della portata di un gas è il volume Q di gas normalizzato ad una pressione di riferimento, espresso dalla formula: Q = V’P (1). La portata Q viene spesso espressa in lusec, dove lusec = [mmHg L/s].
Per comprendere meglio il concetto di portata di un gas, possiamo fare un’analoga con i circuiti elettrici dove l’impedenza Z di un tubo corrisponde al rapporto tra la differenza ΔP di pressione esistente tra le due estremità della canalizzazione e la quantità Q di gas che vi passa. L’inverso di Z, ovvero il rapporto Q/ (P1 – P2), definisce la conduttanza C.
Pensando in termini di circuiti elettrici, se si hanno più tubi in serie o in parallelo, le cui conduttanze sono rispettivamente C1, C2, C3, la conduttanza del sistema è data, nel caso di un circuito in parallelo, da: C(parallelo) = C1 + C2 + C3 …, e nel caso di un circuito in serie: 1/C(serie) = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 …
La velocità di aspirazione S di una pompa è definita come il volume V’ di gas aspirato dal sistema nell’unità di tempo misurato alla pressione P, e si calcola con la formula: S = Q/P. La velocità S di aspirazione che interessa è data dalla relazione: 1/S = 1/So + 1 /C, da cui S = SoC/So+C.
In sede di progettazione di un impianto da vuoto, è importante notare che è sempre conveniente, quando possibile, collegare le pompe con C >> So, in quanto la velocità di aspirazione nel recipiente sarà all’incirca uguale a quella della pompa: S ≅ So. Al contrario, se C << So, la velocità di aspirazione risulta limitata alla velocità della canalizzazione.