Come rilevare una perdita mediante test della differenza di pressione
Metodo di rilevamento delle perdite senza rilevatore di perdite
La differenza più sensibile tra i metodi di test di rilevamento delle perdite utilizzati è quella sull'utilizzo o meno di speciali apparecchiature per il rilevamento delle perdite.
Nel caso più semplice, è possibile determinare qualitativamente una perdita e, quando si utilizzano alcune tecniche di test, quantitativamente (ossia il tasso di perdita) senza l'ausilio di un rilevatore di perdite speciale. Ad esempio, la quantità di acqua che fuoriesce da un rubinetto in un determinato periodo di tempo può essere determinata raccogliendo l'acqua con un recipiente di misurazione. In questo caso, non si può fare riferimento a questo come rilevatore di perdite.
Nei casi in cui il tasso di perdita può essere determinato durante il rilevamento delle perdite senza utilizzare un rilevatore di perdite, questa entità viene spesso convertita nel tasso di perdita standard dell'elio. Questo valore del tasso di perdita standard è spesso necessario quando si emettono certificati di accettazione, ma può essere utile anche quando si confrontano i valori del tasso di perdita determinati dai dispositivi di rilevamento delle perdite di elio.
Nonostante un'attenta ispezione dei singoli componenti tecnici, potrebbero essere presenti perdite anche in un apparato dopo il montaggio, a causa di guarnizioni non correttamente posizionate o superfici di tenuta danneggiate. I processi utilizzati per esaminare un apparecchio dipendono dalle dimensioni delle perdite e dal grado di tenuta previsto e anche dal fatto che l'apparecchio sia realizzato in metallo, vetro o altri materiali.
Di seguito sono riportate alcune tecniche di rilevamento delle perdite. Saranno selezionati per l'uso in base alle particolari situazioni di applicazione; i fattori economici spesso giocano un ruolo importante in questo caso.
Test di aumento della pressione
Questo metodo di test delle perdite sfrutta il fatto che una perdita consente a una quantità di gas, che rimane uniforme per un determinato periodo di tempo, di entrare in un dispositivo sufficientemente evacuato. Al contrario, la quantità di gas liberato dalle pareti e dalle guarnizioni diminuisce nel tempo.
La valvola all'estremità della pompa del serbatoio del vuoto evacuato è chiusa in preparazione delle misurazioni dell'aumento di pressione. Quindi, viene misurato il tempo Δt durante il quale la pressione aumenta di una certa quantità Δp (di una potenza di dieci, ad esempio). La valvola viene nuovamente aperta e la pompa viene nuovamente azionata per un certo periodo di tempo, quindi la misurazione dell'aumento di pressione viene ripetuta. Se il tempo Δt per la quantità di aumento della pressione Δp rimane costante, è presente una perdita, presupponendo che il periodo di attesa tra le due misurazioni dell'aumento di pressione fosse sufficientemente lungo. La durata appropriata del periodo di attesa dipende dalla natura e dalle dimensioni del dispositivo. Se il tempo di aumento della pressione Δp aumenta, è probabile che questo effetto sia causato da una ridotta liberazione di gas all'interno dell'apparecchio.
È inoltre possibile tentare di distinguere tra perdite e contaminazione interpretando la curva che illustra l'aumento di pressione (= pressione in funzione del tempo).
Tracciata su un grafico con scale lineari, la curva per l'aumento di pressione deve essere una linea retta in cui è presente una perdita, anche a pressioni più elevate.
Se l'aumento di pressione è dovuto al rilascio di gas dalle pareti, l'aumento di pressione diminuisce gradualmente e si avvicina a un valore finale e stabile. Nella maggior parte dei casi entrambi i fenomeni si verificano contemporaneamente, pertanto la separazione delle due cause è spesso difficile, se non impossibile.
Queste relazioni sono mostrate schematicamente di seguito:
Aumento della pressione in un contenitore per vuoto in funzione del tempo trascorso dallo spegnimento della pompa per vuoto
- Perdita
- Gas liberato dalle pareti del contenitore
- Perdita + gas liberato
Una volta chiarito che l'aumento di pressione è dovuto esclusivamente a una perdita reale, l'entità della perdita può essere determinata quantitativamente dall'aumento di pressione, tracciato rispetto al tempo, in base alla seguente equazione:
qL = V·(Δp/Δt)
Con:
- qL = tasso di perdita in mbar l/s
- V = volume del serbatoio per vuoto in l
- Δp/Δt = aumento di pressione nel serbatoio per vuoto (Δp diviso per il tempo di misurazione Δt in mbar/s)
Test di caduta di pressione
Il pensiero qui è analogo a quello del metodo di aumento della pressione. Il test della caduta di pressione viene tuttavia utilizzato raramente solo per verificare l'eventuale presenza di perdite nei sistemi per vuoto. In questo caso, tuttavia, la pressione del manometro non deve superare 1 bar poiché i connettori a flangia utilizzati nella tecnologia del vuoto non tollerano pressioni più elevate.
D'altra parte, il test della caduta di pressione è una tecnica comunemente utilizzata nella progettazione di serbatoi. Quando si tratta di contenitori di grandi dimensioni e di conseguenza di periodi di misurazione della caduta di pressione lunghi, in determinate circostanze potrebbe essere necessario considerare gli effetti delle variazioni di temperatura. Di conseguenza, può accadere, ad esempio, che il sistema si raffreddi al di sotto della pressione di saturazione del vapore acqueo, causando la condensazione dell'acqua e la distorsione della misurazione.
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