“Pressão de vácuo” é um daqueles termos que causa confusão porque as pessoas o utilizam de duas maneiras diferentes:
- Vácuo como regime de pressão (baixa pressão absoluta dentro de uma câmara)
- Vácuo como leitura de medidor (pressão abaixo da atmosfera, mostrado como “manômetro negativo” ou “vácuo inHg”)
Se você estiver selecionando um sensor de pressão, calibrando um sistema de vácuo ou escrevendo especificações, você deve indicar a referência (absoluto vs relativo à atmosfera) e a unidade (Pa, mbar, Torr, inHg).
1) O que é pressão de vácuo?
O vácuo está “abaixo da atmosfera” (na linguagem de medição)
Os fabricantes de instrumentos geralmente definem o vácuo como um pressão negativa menor que a pressão atmosférica, usando a pressão ambiente como referência.
Essa definição é prática em ambientes industriais: se a pressão atmosférica for o seu “zero”, então o vácuo está simplesmente “abaixo de zero”.
O vácuo é “baixa pressão absoluta” (na tecnologia de vácuo)
Na ciência/engenharia do vácuo, a pressão é comumente tratada como pressão absoluta (referenciado ao vácuo). A pressão absoluta não pode ser negativa.
2) Pressão absoluta versus pressão manométrica de vácuo (a principal diferença)
Pressão absoluta (Pabs)
- Referência: vácuo absoluto (ideal zero)
- Exemplos: 80 kPa(a), 20 mbar(a), 1 Torr (absoluto)
Ashcroft descreve a pressão absoluta como referenciada ao vácuo absoluto (pressão zero) e observa que não há pressão absoluta negativa.
Pressão do medidor (Pág.)
- Referência: pressão atmosférica ambiente
- O medidor pode ser positivo ou negativo, dependendo se você está acima ou abaixo da atmosfera.
“Pressão de vácuo” em muitas indústrias = leitura de um medidor de vácuo
Um número de “vácuo” comum é realmente o diferença entre a pressão atmosférica e a pressão absoluta no sistema:
Isto corresponde à ideia de que o vácuo está “abaixo da atmosfera” tendo a atmosfera como referência.
Importante: A mesma condição física pode parecer diferente dependendo de como você a relata:
- Pressão da câmara = 20kPa(a)
- Se Patm ≈ 101,3 kPa(a), então a leitura do medidor de vácuo ≈ Vácuo de 81,3 kPa (ou ≈ Vácuo de 24 polegadasHg, dependendo das unidades)
Leitura relacionada: Pressão Absoluta vs. Pressão Manométrica vs. Pressão Diferencial
3) Unidades de pressão de vácuo que você verá (e quando usá-las)
O trabalho a vácuo abrange uma grande variedade, portanto a escolha da unidade geralmente é uma questão de conveniência:
- Pa (pascal): unidade SI; melhor para documentos técnicos e calibração
- mbar: amplamente utilizado em tecnologia de vácuo (1 mbar = 100 Pa)
- Torr (mmHg): muito comum em comunidades de vácuo e filmes finos
- polHg: comum em medidores de HVAC/serviço e alguns medidores de vácuo industriais
- atm / psi(a): usado em alguns contextos de processo para vácuo “próximo à atmosfera”
NIST fornece uma tabela de conversão amplamente utilizada em Pa, mbar, Torr (mmHg), psi, atm, inH₂O e inHg.
Âncoras de conversão rápida (do NIST)
- 1Torr (mmHg) = 133.3224Pa
- 1 atm = 101325Pa = 760 Torr = 29,9213 polHg
- 1 polegadaHg = 3386,389 Pa
4) “Níveis” de vácuo (áspero → UHV) e o que eles significam
A tecnologia de vácuo muitas vezes divide o espectro de pressão em regimes. Leybold fornece uma classificação comum baseada em mbar e observa explicitamente que os limites são um tanto arbitrários.
Regimes de vácuo (baseado em mbar, comum em tecnologia de vácuo)
| Regime | Faixa de pressão (mbar) | Significado típico |
|---|---|---|
| Vácuo áspero | 1000 → 1mbar | bombeamento da atmosfera, tarefas básicas de vácuo |
| Vácuo médio | 1 → 10⁻³mbar | melhor remoção da carga de gás, preparação para bombas de alto vácuo |
| Alto vácuo | 10⁻³ → 10⁻⁷mbar | filmes finos, óptica eletrônica, processos mais limpos |
| Vácuo ultra-alto (UHV) | 10⁻⁷ → 10⁻¹⁴mbar | ciência de superfície, pesquisa avançada |
Fonte: página de fundamentos do vácuo de Leybold.
Regimes de vácuo (baseados em Torr, comumente usados em notas de seleção de bombas)
Kurt J. Lesker (notas técnicas sobre bombas de vácuo) lista um conjunto de regimes reconhecidos pela indústria em Torr:
| Regime | Faixa de pressão (Torr) |
|---|---|
| Vácuo grosso | 760 → 1 Torr |
| Vácuo áspero | 1 → 10⁻³Torr |
| Alto vácuo | 10⁻⁴ → 10⁻⁸Torr |
| Vácuo ultra-alto | 10⁻⁹ → 10⁻¹²Torr |
Essas duas tabelas parecem diferentes porque os limites exatos variam de acordo com a convenção – portanto, nas especificações, sempre indique o faixa de pressão real você precisa, não apenas do nome do regime.
5) Como a pressão do vácuo é medida (e qual medidor funciona onde)
Um sistema de vácuo muitas vezes precisa vários tipos de medidor, porque nenhum medidor cobre toda a faixa dinâmica com precisão.
5.1 Medidores de diafragma/manômetros de capacitância (alta precisão, independentes de gás)
Os manômetros capacitivos são valorizados porque medem a deflexão do diafragma (uma medição de pressão mais direta) e são frequentemente tratados como mais “absolutos” em precisão do que muitos outros tipos de medidores de vácuo. Lesker observa que os manômetros de capacitância têm uma faixa útil que abrange aproximadamente 25.000 Torr reduzidos para 10⁻⁵ Torr (com limites de faixa dinâmica por cabeça).
Melhor para: controle preciso de pressão, calibração, processos onde a composição do gás muda.
5.2 Medidores de condutividade térmica (Pirani/termopar)
MKS explica que em pressões muito baixas, a deflexão do diafragma torna-se muito insensível, e os medidores para esse regime são baseados na densidade do gás e nas propriedades moleculares – destacando condutividade térmica medidores como uma categoria principal.
Melhor para: monitoramento de vácuo médio a médio (pump-down), sistemas de vácuo gerais onde não é necessária extrema precisão.
5.3 Medidores de ionização (cátodo quente/frio; Bayard–Alpert para alto vácuo)
Para alto vácuo, os medidores de ionização tornam-se importantes. Lesker dá um exemplo prático: um medidor Bayard-Alpert comum opera a partir de cerca de 10⁻⁴ Torr até ~10⁻⁹ Torr.
Melhor para: medição de alto vácuo e UHV.
5.4 Um aviso crítico: muitos medidores de vácuo dependem de gás
Lesker adverte que a maioria dos medidores de vácuo (exceto manômetros capacitivos e medidores de diafragma) têm diferentes fatores de resposta para diferentes gases e não devem ser tratados como “verdade absoluta” sem calibração.
Isso é muito importante em:
- processos de gás reativo
- teste de vazamento com hélio
- ferramentas de plasma/gravação
- qualquer sistema onde a composição do gás muda
6) Como especificar um sensor/transdutor de vácuo corretamente
Quando um cliente solicitar “pressão de vácuo”, esclareça estes itens antecipadamente:
- Referência
- absoluto (Pa(a), Torr abs) ou medidor de vácuo (vácuo inHg, “vácuo kPa”)
- Intervalo necessário
- Exemplo: 1000 mbar → 1 mbar (bombeamento bruto) vs 10⁻⁶ mbar (alto vácuo)
Use números reais; os nomes dos regimes variam de acordo com a convenção.
- Exemplo: 1000 mbar → 1 mbar (bombeamento bruto) vs 10⁻⁶ mbar (alto vácuo)
- Expectativas de precisão
- “% de leitura” versus “%FS” e se a composição do gás muda
A escolha do medidor afeta fortemente as reivindicações de precisão.
- “% de leitura” versus “%FS” e se a composição do gás muda
- Gás/mídia e contaminação
- ar limpo e seco vs solventes vs corrosivos vs condensáveis
- Ambiente
- vibração, temperatura, EMI e restrições de montagem
- Saída/interface
- Ponte mV/V (piezoresistiva), tensão/corrente ou digital (I²C/SPI) para sistemas embarcados
7) Erros comuns de pressão de vácuo (e como evitá-los)
Erro 1: Tratar o “vácuo inHg” como uma pressão absoluta
InHg em muitos medidores de serviço é um escala relativa referenciado à atmosfera local; muda com o clima e a altitude. O NIST mostra que 1 atm corresponde a 29,9213 inHg (absoluto).
Consertar: informe se o valor é inHg absoluto ou “vácuo inHg” (relativo).
Erro 2: Usar um medidor fora da faixa pretendida
Diferentes tipos de medidores têm faixas utilizáveis limitadas (condutividade térmica versus ionização versus manômetro de capacitância).
Consertar: escolha o(s) medidor(es) com base no pressão mais baixa que você deve medir e o precisão necessária—você pode precisar de mais de um tipo de medidor.
Erro 3: Ignorar a dependência de gás
Muitos medidores exigem fatores de correção de gás; ler “pressão” sem considerar o gás pode ser enganoso.
Perguntas frequentes
A pressão do vácuo é negativa?
Pode ser negativo em termos de medida (abaixo da atmosférica), mas pressão absoluta nunca é negativa.
Qual é a diferença entre Torr e Pa?
São unidades diferentes para a mesma quantidade. Listas NIST 1 Torr = 133,3224Pa.
Qual nível de vácuo é “alto vácuo”?
As definições variam de acordo com a convenção. Um conjunto comum é 10⁻³ a 10⁻⁷ mbar (Leybold). Outro conjunto comum baseado em Torr coloca alto vácuo ao redor 10⁻⁴ a 10⁻⁸ Torr (notas da bomba de Lesker).
Qual medidor de vácuo é o mais preciso?
Manômetros de capacitância/medidores de diafragma são comumente tratados como os medidores “diretos de pressão” mais precisos em sistemas de vácuo, enquanto muitos outros medidores dependem de gás e precisam de calibração.
Por que preciso de mais de um medidor de vácuo?
Porque diferentes manômetros cobrem diferentes faixas de pressão e têm diferentes limitações; mesmo os manômetros de capacitância geralmente exigem múltiplas cabeças de detecção para cobrir faixas muito amplas.
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