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La diferencia entre la mayor parte de los métodos de medición, por ejemplo dimensional, el control de pérdidas requiere necesariamente un equipo.
La selección del método de ensayo más apto depende generalmente de los siguientes parámetros:
- Valor de la tasa de pérdida admitida
- Tipo de ensayo: localización de la pérdida o medición de la misma.
- Especificaciones de la pieza a ensayar: dimensiones, límites de resistencia a la presión o al vacío, materiales de ensamblaje, terminaciones de la superficie, etc.
- Condiciones de uso y de ensayo
- Parámetros de seguridad y de ambiente
Algunos de los métodos aplicables, se ilustran en la siguiente tabla:
| MÉtodo | Gas | Tipo de test | Sensibilidad [ Pa m³/SeG] |
| Gas trazantes y Espectómetro | Helio | Local./ Pass-NoPass | 10-11 … 10-6 |
| Test por interceptación compliance en campana | Aire | Pass-No Pass | 10-6 |
| Test por caída de presión | Aire | Pass-No Pass | 10-5 |
| Test por flujo volumétrico o Másico | Aire | Pass-No Pass | 10-4 |
| Test visivo en cubas de agua y aire comprimido | Aire | Visivo | 10-4 |
El método a Helio no lo examinaremos ya que no contempla nuestra producción.. El sistema se coloca al top de la sensibildad y los costes de emplante y de gestón lo vuelven aplicable solamente donde sea realmente necesario, o sea en el ámbito de componentes para gas refrigerantes, microelectrónica, pace-maker, etc.
Así como tampoco mencionaremos la prueba por inmersión en agua ya que no posee ningún valor técnico si no aquél de poder efectivamente visualizar el punto de la pérdida y localizarlo.
El escaso nivel de sensibilidad definido por la norma debe ser interpretado como imposibilidad del método en suministrar una medición, una total inexactitud si se aplica en líneas productivas, y un elevado costo de gestión debido a la imposibilidad de ser automatizado.
Se destacan principalmente dos métodos para la medición del tipo Δp/Δt:: sistema absoluto y sistema diferencial.
Uno y otro, efectúa un ciclo de test basado en tres fases fundamentales:
Llenado, de la cavidad en prueba, Estabilización del volúmen de aire introducido, y Prueba donde se analiza el recorrido de la presión con el fin de medir una eventual caída en el tiempo.
El sistema absoluto, representado en la figura 1, es el método teórico más inmediato y evidente para efectuar dicha medición.
El sistema diferencial, representado en la figura 2, hoy encuentra empleo en casos donde sea necesario obtener la misma sensibilidad en presiones de elevada diferencia entre ellas, o en ensayos con altas presiones (> 20bar) aunque veremos más abajo que el sistema por interceptación resulta superior y más seguro dadas las presiones en juego.
Los límites de dicho sistema son:
- Mayor complejidad de la neumática
- Neumática sin seguridad positiva
- Doble sección de medida de presión (llenado y test)
- Menor repetibilidad de la medición
- Tiempos de test más largos
- Mayor costo del equipamiento
Para conocer la diferencia entre los dos sistemas, analizamos la figura 2. Considerando la aplicación del sistema diferencial de manera asimétrica, es decir con un pieza ejemplar hermética y una pieza para ensayar, es fácil comprender que entre el primer ensayo del día y los siguientes obtenemos que la pieza ejemplar tendrá un acúmulo de estabilización sea térmico que mecánico igual a “n” mientras la pieza en test igual a 0, porque se ha cambiado de ensayo a ensayo. Es por éste motivo que en términos de repetibilidad, el sistema no se confronta con una medición directa.
Por último, es importante considerar, pasando de un sistema a otro, que los valores de presión medidos de Δp/Δt muchas veces no coinciden. Tal es así que en el sistema absoluto, es la real caída de presión que se compara con un manómetro de presión, mientras en el sistema diferencial es la medida de la diferencia de las dos presiones. Según las piezas en prueba, del uso simétrico o no y de los tiempos de estabilización, se debe considerar una relación de 1:0,8 a 1: 0,1 entre la medida absoluta y la diferencia.: Resumiendo: el mbar en un segundo medido por un sistema absoluto o por manométrico puede ser visto como 0,8 ……..0,1 mb/s en un diferencial.
Esto no significa que el sistema diferencial no sea fiable, pues simplemente que son dos métodos diferentes entre ellos que se deben examinar en fase de instalación.
El sistema permite medir de manera directa la capacidad o flujo de aire generado por la pérdida. Al finalizar la fase de llenado y estabilización, el tiempo de test es necesario para obtener una medición estable de ésta capacidad: tiempo que generalmente es muy breve (es: 0,1 Sec).
El sistema se constituye esencialmente por un sensor de flujo, un sensor de presión y un generador de presión constante en el range de la capacidad del medidor. La complejidad neumática del sistema, consiste en poder suministrar un batiente de presión constante sin fluctuaciones y ruidos ya que, a diferencia de sistemas Δ,p, la medición se efectúa por envío de presión abierta.
La medición de flujo puede suceder a través de sistemas volumétricos compensados en temperatura o actualmente por medio de medidores másicos.
En el primer caso se sugiere evaluar la CNR-UNI 10023 y las leyes comunes de la física de gases para la compensación en temperatura.
La aplicación práctica de éstos instrumentos de medición de pèrdidas se efectúa fundamentalmente en cuatro casos:
- cuando se desconoce o sea variable el volúmen de la pieza: por ejemplo bolsas o frascos elásticos;
- cuando los tiempos de ensayo se deben reducir al máximo;
- cuando se necesite una medición constante de la pérdida para efectuar reparaciones;
- cuando la fuga para medir sea tan elevada que un sistema a Δp no llega a mantener constante la presión de test desnaturalizando la evaluación de la fuga: válvulas a cartucho , distribuidores de aceite, etc.
Normalmente para las demás aplicaciones industriales, los sistemas Δp resultan más económicos y perdurables con menores partes neumáticas que se puedan desgastar.
Por sistema de ensayo de estanqueidad Compliance o por interceptación se entiende un sistema apto a medir fugas en el ambiente externo de la cavidad para ensayar.
El ejemplo práctico, mayormente difundido y esplicativo, es aquél de medición de pérdida de obturadores de válvulas:. Se introduce aire por un lado y se intercepta la fuga por la parte opuesta.
Este concepto se concibe para todo tipo de componentes o piezas considerando la posibilidad de ahormar el elemento en una campana y contemporáneamente poder introducir la presión desde el interno.
La ventaja del sistema es su alta sensibilidad ( en referencia a la norma: 10 veces > con respecto a sistemas a Δp y 100 veces con respecto a medidores de flujo ) y en su elevada velocidad de ejecución de ensayos.
Elevada sensibilidad gracias a la posibilidad de poder medir la fuga como aumento de presión respecto a “cero” ambiente, sin tener problemas de offset.
Su mayor velocidad se debe en cuanto , excepto aplicaciones especiales de elementos elásticos, el test está compuesto por una sola fase de presurización y el reultado es casi inmediato.
El ensayo se efectúa durante la presurización de la pieza, el resultado es casi inmediato. Dada la necesidad de ejecución de una campana de ensayo, el sistema se presta para test con altas presiones en aire/azoto hasta 180 Bar, pudiendo ser estructurado en seguridad para personas y cosas.
Como desventaja, la complejidad de la instrumentación se encuentra en la neumática sin seguridad positiva: por éste motivo èstos instrumentos contienen una sección de prueba de stanqueidad tradicional para verificar el hermetismo de la campana.
La pérdida “cero” no existe y si existiera no sería posible medirla.
Por tanto, en base a las tablas suministradas por las normativas, se deberá desde un principio definir el nivel de pérdida admitido de la propia pieza.
Luego de ésta primera evaluación, es necesario estudiar el fluído ( gaseoso o líquido) y la presión operativa a la cual se somete la pieza para ensayar.
En caso de componentes para gas, es decir donde no exista una diferencia entre la dimensión molecular del fluído ( test/operativo ), se evaluará el tipo de inseguridad: por ejemplo, la misma pieza para gas de ciudad puede tener dos niveles de pérdida admisibles completamente diferentes si fuera aplicada en un ambiente doméstico (cocina) o en líneas de transmisión externas.
Ejemplos de tasas de pérdida para gas son:
15…. 60 nCC/ hora @ 150mBar para Rampas gas cocina
1 ….5 nCC/ minuto @ 5 Bar para juntas líneas de transmisiones gas externas
En el caso de componentes para líquidos ( agua/sangre/carburantes/aceite, etc..) y en base al nivel de peligro en caso pérdida, existen por normativa, valores de fuga medidos en aire por donde el líquido seguramente no pasa, considerando la relación molecular entre aire y un determinado fluído.
Ejemplos de tasas de pérdida para gas son: (medidos con aire ,1 Bar)
0,3…0,6 nCC/Minuto para contenedores de carburantes
2……3 nCC/Minuto para contenedores de agua
3……6 nCC/Minuto para contenedores de aceite
En realidad, donde sea posible, lo ideal es aplicar presiones más altas, en el ámbito de máximo 1…6 Bar . Con esta solución se podrá reducir el tiempo de ensayo y mejorar sensiblemente la ejecución de test : aumentando la presión de test se obtiene una amplificación de la pérdida, la cual generalmente no es linear con la presión: si por ejemplo medimos 1 nCC/minuto a 1 Bar de test , la misma pérdida medida a 5 Bar, podría resultar mayor de 5 nCC/minuto.
Asimismo una mayor presión amplifica el eventual defecto, si es elástico, desbocando el meato como por ejemplo en casos de saldaduras de plástico.
En contraposición, es necesario evaluar aspectos negativos, como el tiempo de estabilización en caso de piezas de material elástico, las pérdidas “enmascaradas” en caso de guarniciones donde una elevada presión aumenta la estanqueidad de una pieza defectuosa y problemáticas referidas a la seguridad de las personas y el ambiente que rodea.
Por tanto, la presión de test, debe ser establecida en colaboración con profesionales del sector que posean experiencia y sobretodo la instrumentación necesaria para efectuar todas las pruebas iniciales del caso.