Historia del vacío: origen y evolución de una tecnología que está en todas partes

El vacío es una técnica imprescindible en un sinfín de servicios y productos que consumimos en al actualidad, desde el sector de la alimentación, con el envasado de productos, al metalúrgico o aeronáutico, con la metalización de piezas al vacío o la desgasificación de acero, pasando por el energético, con la fabricación de células fotovoltaicas, o la informática, cuyos microchips, manufacturados en cámaras de vacío, nos permiten jugar a videojuegos o navegar por internet. Pero para llegar hasta aquí ha sido necesario todo un camino que se remonta a la antigüedad. En Marpa Vacuum repasamos la historia del vacío, que no ha tenido la misma relevancia a lo largo de los siglos.

El vacío: ausencia de materia

El término vacío proviene del latín, vacīvus. Definía un objeto que no contenía nada en su interior. Sin embargo, fue en la Grecia clásica cuando el filósofo Demócrito (hacia el siglo V a.C.) propuso que el mundo estaba formado por partículas diminutas a las que llamó átomos (que en griego significaba «indivisible», la parte de la materia que no se podía dividir en partes más pequeñas) y que entre ellos existía un espacio vacío. Este concepto junto con la idea de que estas partículas se movian de acuerdo con las leyes de la mecánica, es precursor de la física moderna.

A pesar de que en la antigüedad se conocía el concepto de vacío, no hay constancia de que éste se empleara en ninguna técnica. El mismo Aristóteles creía imposible la obtención del vacío, entendido como ausencia de materia (hay que remarcar que tenía parte de razón, dado que es imposible lograr el vacío total). En sus alegatos sobre física el filósofo concluía que antes de producirse el vacío siempre acabaría apareciendo o creándose una sustancia que evitara la «no existencia» de materia.

Primeros usos experimentales del vacío en la historia

No fue hasta muchos siglos más tarde, entre otros motivos por la oposición frontal de la Iglesia católica a aceptar la idea de que pudiera existir un espacio sin materia, que persiguió mediante el tribunal de la Inquisición, que la comunidad científica empezó a mostrar al mundo que incluso el aire estaba formado por materia, por lo que se podía concluir que era posible lograr el vacío eliminándolo del espacio que lo contenía.

Así lo teorizó el conocido astrónomo toscano Galileo Galilei, considerado uno de los padres del vacío por sus ensayos sobre el peso y la densidad del aire. Según Galileo, el hecho de que el aire tuviera peso y densidad conducía a pensar que, si fuera posible absorber ese aire de un recipiente, lo que se encontraría en su interior podía considerarse vacío.

Aunque las tesis de Galileo sobre el vacío tuvieron una repercusión notable en el campo de la física, sus experimentos no fueron lo bastante rotundos como para demostrar la existencia del vacío en la comunidad científica. Fue Gasparo Berti, uno de sus discípulos, quien construyó una «protobomba» de vacío. El dispositivo estaba construido con tubos, campanas y un cubo de agua, pero sin embargo las pruebas tampoco fueron lo suficientemente concluyentes como para demostrar que se podía producir el vacío.

Fue el también italiano Evangelista Torricelli, discípulo de Galilei, quien en 1644 recogió los experimentos de sus predecesores y consiguió el que fue considerado el primer dispositivo capaz de generar el vacío, gracias al estudio del vacío generado por una columna de mercurio en un tubo de cristal. Consistió en sellar un extremo del tubo con un dedo y sin dejar de taparlo sumergirlo en un depósito de mercurio. Luego retiró el dedo y comprobó que el tubo, de 1 metro, se hundió 76 cm desde la superficie del líquido del depósito. El resto del espacio hasta el metro dentro del tubo era vacío.

La medición de las variaciones en la presión atmosférica que llevó a cabo con este experimento, llamado experimento Torricelli, dio lugar al barómetro.

Edison y la primera aplicación del vacío industrial

Pese a la evidencia de la existencia del vacío, sus primeras aplicaciones industriales aún tardarían algunos siglos en llegar. Durante este tiempo tuvieron lugar aportaciones a la teoría del vacío como las de Blaise Pascal, que perfeccionó el experimento Torricelli, Otto von Guericke, que construyó una bomba de vacío sellada con agua para evitar la filtración de aire (una idea que perdura hasta hoy con aceite en vez de agua), Christiaan Huygens, que popularizó el famoso hallazgo que demostraba que la velocidad de caída libre de una pluma en el vacío es exactamente igual a la de un trozo de plomo, entre otros científicos.

Fue en 1879 cuando Thomas Edison dejó constancia del primer uso de la tecnología de vacío en la producción de sus primeras bombillas. Utilizó una bomba Sprengel (inventada en 1865) para lograr un vacío muy alto para impedir que las moléculas de oxígeno extraviadas quemaran el filamento de carbono caliente (posteriormente esto se soluciona llenando las bombillas con un gas inerte como el tungsteno). La bomba tenía mercurio vertido a través de un sistema de tuberías, de manera que cada gota de mercurio evacuaba un poco de aire. Cuando el nivel de vacío era el adecuado, la bombilla se sellaba con una llama.

Aplicaciones actuales del vacío

Ya entrado el siglo XX, la tecnología de vacío experimentó un boom, ligada especialmente a la modernización y masificación de la industria de fabricación de bienes de consumo y a la investigación. Por ejemplo, la necesidad de fabricar productos con una vida útil cada vez superior, empujó a generalizar el envasado al vacío, y la necesidad de ahorrar energía ha motivado a llevar a cabo procesos de metalización en atmósferas modificadas para reducir los puntos de evaporación de los materiales.

Algunos de los ámbitos de la industria donde el vacío se usa ampliamente son:

• Alimentación: envasado en atmósferas modificadas, destilación de bebidas, liofilización de alimentos… En este post ampliamos información sobre liofilización.
• Metalurgia: recubrimiento de metales, desgasificación de metales, etc. Se puede ampliar información sobre la desgasificación al vacío en este post en nuestro blog.
• Energía: revestimientos de células fotovoltaicas, bombeo de gases y combustibles fósiles.
• Nuevos materiales: semiconductores, pantallas de plasma, baterías de litio…
• Investigación: colisionador de hadrones.

Marpa Vacuum, especialistas en soluciones de vacío

Las bombas de vacío de Marpa Vacuum abarcan cualquier aplicación industrial, cubriendo el rango desde bajo vacío hasta alto vacío.