Vuoto
La pressione negativa (nota anche come vuoto) indica un campo di pressione inferiore alla pressione atmosferica. A livello del mare, la pressione atmosferica è pari a 1.013 mbar e diminuisce all’aumentare dell’altitudine.
Il valore del vuoto è suddiviso in diverse classi:
Basso vuoto
L'intervallo di vuoto in cui la pressione assoluta è compresa tra 1 mbar e la pressione atmosferica (1.013 mbar) viene definito "vuoto basso". Tra i campi di applicazione del vuoto basso figurano le lampadine e gli aspirapolvere. Anche la tecnologia del vuoto rientra in questa classe di vuoto. In questo ambito è possibile generare un vuoto adatto a elevate forze di presa e tempi di ciclo brevi in modo relativamente economico.
Vuoto medio
In un vuoto medio, la pressione assoluta è compresa tra 0,001 mbar e 1 mbar. Questa classe di vuoto viene utilizzata, ad esempio, nelle lampade a scarica a bassa pressione.
Vuoto elevato
Nel vuoto elevato, l'intervallo di vuoto è definito come una pressione assoluta compresa tra 10⁻⁷ mbar e 10⁻³ mbar. Questo tipo di vuoto si riscontra, ad esempio, nei tubi elettronici o in alcuni acceleratori.
Vuoto ultra-elevato
Per vuoto elevato si intende un vuoto in cui la pressione assoluta è compresa tra 10⁻¹² mbar e 10⁻⁷ mbar. Questo tipo di vuoto viene utilizzato, ad esempio, nei rivelatori a pozzo gravitazionale.
Vuoto elevato
Per “vuoto elevato” si intendono tutti i valori di vuoto con una pressione assoluta inferiore a 10⁻¹² mbar. Anche lo spazio rientra in questa classe di vuoto.
Anche lo spazio rientra in questa categoria di vuoto
Nel campo della tecnologia del vuoto, il vuoto viene espresso come valore relativo. Ciò significa che il vuoto viene specificato in relazione alla pressione ambiente. La pressione ambiente viene utilizzata come punto di riferimento con 0 mbar. Pertanto, il valore del vuoto viene specificato con segno negativo (Figura 1).
Al contrario, in ambito scientifico il vuoto viene espresso come valore assoluto. In questo caso, non si utilizza la pressione ambiente come punto di riferimento, bensì il punto zero assoluto (spazi privi d’aria come lo spazio). In ambito scientifico, al vuoto viene sempre attribuito un segno positivo (Figura 2).
Tabella di conversione tra vuoto e pressione
A livello internazionale si utilizza un gran numero di unità di misura per indicare i valori di vuoto. Nella tecnologia del vuoto si sono affermate le unità Pascal [Pa], kilopascal [kPa], bar [bar] e millibar [mbar]. Le conversioni tra queste unità sono le seguenti:
0,001 bar = 0,1 kPa = 1 mbar = 100 Pa
La tabella seguente illustra la conversione delle unità di misura utilizzate a livello internazionale per il vuoto:
| bar | N/cm² | kPa | atm,kp/cm² | mmH₂O | Torr; mm Hg | in Hg | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| bar | 1,00000 | 10.000,00 | 100.0000 | 1,01970 | 10,197,00 | 750,0600 | 29,5400 |
| N/cm² | 0,10000 | 1,00000 | 10,0000 | 0,10190 | 1,019,70 | 75,0060 | 2,9540 |
| kPa | 0,01000 | 0,10000 | 1,0000 | 0,01020 | 101,97 | 7,5006 | 0,2954 |
| atm,kp/cm² | 0,98070 | 9,80700 | 98,0700 | 1,00000 | 10,332,00 | 735,5600 | 28,9700 |
| mmH₂O | 0,00010 | 0,00100 | 0,0100 | 0,00000 | 1,00 | 0,0740 | 0,0030 |
| Torr; mm Hg | 0,00133 | 0,01333 | 0,1333 | 0,00136 | 13,60 | 1,0000 | 0,0394 |
| in Hg | 0,03380 | 0,33850 | 3,8850 | 0,03446 | 345,40 | 25,2500 | 1,0000 |
Effetti dell'atmosfera sul vuoto
L'atmosfera esercita una forte influenza sulla pressione atmosferica prevalente e sul possibile livello di vuoto. La pressione atmosferica dipende dall'altezza della posizione e dalla temperatura in quel punto. A livello del mare, la pressione atmosferica è di 1.013 mbar. A un’altezza di 600 m, la pressione atmosferica si riduce già a 938 mbar. A un’altitudine di 2.000 m, la pressione atmosferica è di soli 763 mbar.
Il calo di tensione ha un impatto significativo sui processi di movimentazione sotto vuoto. Se la pressione atmosferica diminuisce, il vuoto massimo raggiungibile e la forza di presa massima associata si riducono. Per ogni 100 m di aumento di altitudine, la pressione atmosferica diminuisce di 12,5 mbar.
Un generatore di vuoto che produce un vuoto dell’80% esegue un vuoto di -810 mbar a livello del mare (pressione ambiente = 1.013 mbar). Lo stesso generatore di vuoto genera un vuoto di -610 mbar a un’altezza di 2.000 m (pressione ambiente = 763 mbar). La forza di presa possibile di una ventosa a vuoto diminuisce in proporzione al vuoto raggiungibile. L’applicazione a livello del mare rappresenta quindi il caso ideale.