Come funziona una macchina del vuoto?

Nell’articolo di oggi andiamo a vedere qual’è il principio di funzionamento e come costruttivamente sia fatta una macchina per il vuoto. Buona lettura!

Principio di funzionamento

Partiamo da una premessa iniziale: il vuoto assoluto (quindi il raggiungimento degli 0 bar) non è replicabile con una macchina di questo tipo. Per meglio capire cosa si intenda con questo tipo di affermazione è pertanto necessario andare a richiamare il teorema di Bernoulli. Andiamo a modellare la macchina del vuoto dal punto di vista fluidodinamico:

Ci troviamo di fronte ad un banalissimo tubo di Venturi: nel punto di massimo restringimento avremo velocità superiore e pressione inferiore. Assumiamo ora di porre un tubo esattamente in quel punto: quello che succederà è che si genererà un’aspirazione dovuta alla differenza di pressione tra l’interno del tubo e l’esterno. Se questo tubo verrà attaccato al sacchetto da mettere sottovuoto, aspirerà aria fintantochè non equiparrà la pressione all’interno del sacchetto alla pressione all’interno del tubo, nella sezione di aspirazione.

Possiamo relazionare, partendo dall’equazione di Bernoulli, la riduzione di sezione con la riduzione di pressione equivalente:

Consideriamo ora che il tubo non sia inclinato, pertanto in formule l’altezza alla sezione 1 sia pari a quella alla sezione 2

Consideriamo inoltre la velocità come rapporto tra portata (invariata tra prima e seconda sezione) ed area di passaggio

Esplicitando la differenza tra le 2 pressioni otteniamo qualcosa del genere:

Come detto, la relazione rappresentata sopra mostra quale sia la differenza tra pressione nella parte larga e stretta del tubo di Venturi e come essa cambi a seconda delle altre variabili in gioco. In particolare:

  • Avremo un aumento della differenza di pressione con l’aumento al quadrato della portata d’aria
  • Nel caso l’area 2 aumenti, essendo a denominatore, porterebbe ad una diminuzione della quantità 1/A22, della quantità tra parentesi e di conseguenza della differenza tra pressioni (esso significa che sto generando minore depressione nel sistema). Se dovessimo fare la stessa considerazione con A12 otterremmo il risultato opposto (al suo aumento ottengo un aumento della differenza di pressione).

Struttura fisica di un generatore di vuoto

Sulla base di quanto visto, andiamo a capire la struttura base di una macchina del vuoto, rappresentata nell’immagine sottostante:

Il flusso d’aria per la generazione del principio di lavoro, spiegato nel paragrafo precedente, sarà generato da un compressore. In base a quanto visto sopra, maggiore sarà la portata d’aria che esso sarà in grado di muovere, maggiore sarà la differenza di pressione che il sistema sarà in grado di generare.

Il tubo di aspirazione può presentarsi in 2 configurazioni: senza nulla alla base oppure con una valvola di non ritorno, ovvero una valvola in grado di aprirsi in una sola direzione. Questo significa che, durante la fase di aspirazione, la valvola si aprirà per consentire il flusso d’aria verso il tubo venturi, mentre dal momento che il compressore si spegnerà la valvola si chiuderà impedendo il passaggio dell’aria nel senso opposto.

Conclusioni

L’articolo di oggi aveva per scopo lo spiegare il funzionamento di base di una macchina per il vuoto. Mi auguro che l’articolo sia stato chiaro e di vostro gradimento. Fatemelo sapere nei commenti.

Ci risentiamo nel prossimo articolo

Un saluto

Luca

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