Bomba de diafragma para gases N 1200
Las bombas de diafragma para gases de KNF transfieren o comprimen gases y vapores y generan vacío sin con...
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Resumen casosMezclas de gases ultralimpias para los experimentos LHC de CERN
Por qué un centro de investigación nuclear líder en el mundo confía en las bombas de membrana KNF
Durante milenios, la humanidad ha estado fascinada por el universo. Estos días, algunos de los descubrimientos más espectaculares sobre lo que compone el universo han sido llevados a cabo por los detectores de partículas del CERN. Las bombas que hacen circular las mezclas de gas específicas a través de estos detectores de partículas deben ser muy fiables y proteger los gases de la contaminación. Durante décadas, CERN ha confiado en las bombas de diafragma KNF para cumplir estos estrictos requisitos.
CERN - Investigando la naturaleza del universo
¿De qué está hecho el universo? Esta pregunta fundamental es la que intenta responder CERN. El centro de investigación líder en el mundo lo hace sondeando la estructura fundamental de las partículas que componen todo lo que nos rodea.
Enterrados a gran profundidad, en parte en Suiza y en parte en Francia, se utilizan varios aceleradores de partículas circulares y lineales para realizar experimentos que ya han aportado una serie de logros revolucionarios, tales como el descubrimiento del Bosón de Higgs o el aislamiento de la antimateria en forma de antihidrógeno.
LHC – Profundizar en el conocimiento de la materia
Para cancelar impactos ambientales como la radiación, el mayor acelerador de partículas en CERN, el Large Hadron Collider (LHC), está situado a 100 metros (328 pies) bajo tierra. Su impresionante túnel tiene 3,8 metros (12,5 pies) de ancho y casi 27 kilómetros (16,8 millas) de largo. En este caso, las partículas se aceleran a una velocidad ligeramente inferior a la de la luz y colisionan entre sí. A continuación, una serie de detectores registra los fenómenos que se producen durante estas colisiones.
Cuando las partículas cargadas de alta energía chocan con las moléculas de gases nobles, dejan una estela de ionización a su paso. Estas minúsculas señales pueden amplificarse utilizando campos eléctricos y después medirse electrónicamente para revelar las huellas de las partículas con un alto nivel de precisión. A partir de los resultados de estos experimentos, los científicos de CERN obtienen conocimientos más profundos sobre la estructura de la materia.
Muchos gases implicados en el CERN
CERN utiliza unos 30 sistemas de gas para suministrar la mezcla de gas adecuada a los detectores correspondientes en los experimentos del Large Hadron Collider. La mezcla de gases del detector es un medio sensible. En ellas, una multiplicación de la carga produce una señal que posteriormente se registra y analiza.
Por ello, una composición correcta y estable de la mezcla de gases es clave para el funcionamiento fiable de los experimentos de LHC. Las mezclas de gases para estos detectores de partículas están compuestas por gases nobles como el argón, el xenón, el helio y otros gases como el tetrafluorometano, el tetrafluoroetano, el hexafluoruro de azufre, el isobutano y el dióxido de carbono.
Fomentando la investigación sobre el Bosón de Higgs
Los cuatro principales detectores de partículas en CERN son conocidos como A Large Ion Collider Experiment (ALICE), ATLAS, Compact Muon Solenoid (CMS), y Large Hadron Collider beauty (LHCb). El detector CMS, en el que se utilizan bombas de diafragma KNF para purificar y hacer circular las mezclas de gases específicos, mide 21 metros (68,9 pies) de largo, 15 metros (49,2 pies) de ancho, 15 metros (49,2 pies) de alto y pesa 14.000 toneladas métricas. Construido en 15 secciones, se encuentra en una nave a 100 metros (328 pies) bajo tierra cerca de Cessy en Francia. Los experimentos CMS tienen como objetivo principal avanzar en la investigación del Bosón de Higgs, que fue detectado en el CERN en julio de 2012.
Recirculación y recuperación de gas
Los clorofluorocarbonos nocivos para el medio ambiente, conocidos como freones, también desempeñan un papel esencial en las mezclas de gases del detector, ya que permiten alcanzar el rendimiento del detector necesario en los experimentos en el LHC (capacidad de alta tasa, contención de la multiplicación de la carga, estabilidad del detector a largo plazo, etc.). Para hacer frente a este problema, los físicos en el LHC están investigando actualmente los gases ecológicos para la próxima generación de detectores.
Además, el equipo de gases EP-DT de CERN está desarrollando sistemas de recuperación de gases para el gran experimento, además de los sistemas de recirculación de gases ya utilizados, así como un sistema de recirculación de gases compacto y flexible para aplicaciones de laboratorio, con el fin de eliminar cualquier emisión gaseosa procedente de las actividades del detector. La recirculación y recuperación de las mezclas de gases también reducen los costes de funcionamiento del CERN.
El CERN utiliza una multitud de mezclas de gases que se componen de gases nobles como el argón, el xenón, el helio y otros gases como el tetrafluorometano, el tetrafluoroetano, el hexafluoruro de azufre, el isobutano y el dióxido de carbono.
¿Por qué las bombas de membrana KNF?
Después de utilizar las bombas de diafragma KNF durante décadas, el CERN conocía su fiabilidad en el rendimiento y valoraba mucho la flexibilidad de KNF a la hora de ejecutar proyectos y ofrecer soluciones personalizadas. Así, se eligieron dos bombas KNF para purificar y hacer circular las mezclas de gases en el detector de partículas CMS.
Una tercera bomba sirve como respaldo en caso de cualquier fallo durante un experimento. Dado que las mezclas de gas detector deben estar libres de contaminación y su circulación no debe verse afectada, las bombas de proceso KNF han demostrado ser la solución ideal debido a su limpieza, estanqueidad al gas y fiabilidad.
Bombas personalizadas para el CERN
Las bombas que se utilizan actualmente en el CERN son el resultado de una estrecha colaboración y un alto nivel de personalización. Basadas en una KNF N 0150, las bombas están equipadas con la geometría del cabezal de la bomba de una KNF N 1200.
Además, se han personalizado combinando un diafragma de trabajo con un diafragma de seguridad adicional que impide la salida de gas en el improbable caso de una fractura. A pesar del alto nivel de personalización, este proceso tan sólo llevó 18 meses de desarrollo en total, incluyendo rigurosas pruebas en fábrica.
"Los detectores de partículas son extremadamente sensibles a la presencia de impurezas en concentraciones incluso inferiores al nivel de ppm. Las bombas de KNF fueron probadas y garantizan el cumplimiento de este requisito".
Roberto Guido, Jefe de proyecto del equipo de gas EP-DT
La elección de las bombas de diafragma KNF se debió a su excelente limpieza, estanqueidad a los gases, fiabilidad y capacidad de personalización con los requisitos del CERN.
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