Microbomba de vacío : diseño, modelado y simulación

Abstract

En el presente trabajo de investigación se abordó el diseño, modelado y simulación de un prototipo teórico de microbomba de vacío, teniendo como principal objetivo la obtención de valores de presión absoluta en el rango de los decatorr (101) por medio de una única etapa de bombeo, junto con un análisis multifísico del sistema en operación, útil como marco de referencia para investigaciones futuras. Se llevó a cabo una revisión general del estado del arte en el campo de los dispositivos de microbombeo, específicamente aquellos enfocados en la generación de vacío, discutiendo el desempeño de las microbombas de desplazamiento, quienes se perfilan como una de las soluciones más factibles en lo que respecta a generación de vacío desde condiciones de presión atmosférica. El proceso de diseño comprendió el dimensionamiento, análisis mecánico y modelado según la metodología de analogías eléctricas, así como la integración multifísica de sus componentes en un entorno de simulación, siendo estas herramientas teóricas útiles en el establecimiento de las características operativas del microdispositivo de bombeo. Finalmente, se estableció un ciclo de bombeo acorde a los parámetros estructurales y operativos de la versión final del prototipo, favoreciendo su implementación futura en una etapa de fabricación por medio de una cuidadosa elección de sus condiciones de diseño. Obteniendo de esta manera, un prototipo de microbomba de diafragma actuada electrostáticamente, capaz de alcanzar una presión mínima absoluta de hasta 66 torr, a una tasa de flujo de 0.016 sccm, mediante la aplicación de un valor de tensión entre electrodos de aproximadamente 100 V. Logrando el diseño de un prototipo de microbomba de vacío, capaz de alcanzar valores de presión absoluta menores a los 100 torr desde condiciones de presión atmosférica.