Cómo detectar una fuga mediante comprobaciones de diferencia de presión
Método de detección de fugas sin detector
La mejor manera de diferenciar los métodos de prueba que se utilizan para la detección de fugas es determinando si se utiliza o no un equipo especial de detección de fugas.
En el caso más simple, las fugas se pueden determinar cualitativamente y, si se utilizan ciertas técnicas de pruebas, también cuantitativamente (sería la tasa de fuga) sin la ayuda de un detector de fugas especial. Por ejemplo, la cantidad de agua que gotea de un grifo durante un periodo de tiempo determinado se puede calcular recogiendo el agua en un recipiente de medición. En este caso, nadie consideraría este recipiente como un detector de fugas.
En los casos en los que la tasa de fuga se pueda determinar durante la detección de fugas sin utilizar un detector de fugas, la tasa de fuga se suele convertir a una tasa de fuga estándar de helio. Este valor de la tasa de fuga estándar se suele necesitar con frecuencia para emitir certificados de aceptación, pero también puede ser útil para comparar valores de tasa de fuga determinados con detectores de fugas de helio.
A pesar de la cuidadosa inspección de los componentes de ingeniería individuales, también pueden producirse fugas en un aparato después de su montaje, ya sea debido a juntas mal asentadas o a superficies de sellado dañadas. Los procesos utilizados para examinar un aparato dependerán del tamaño de las fugas y del grado de estanqueidad objetivo, así como de si el aparato está fabricado en metal, vidrio u otros materiales.
A continuación se describen algunas técnicas de detección de fugas. Cada una de ellas se utilizará en función de las situaciones de aplicación particulares; los factores económicos también suelen influir en esta elección.
Prueba de aumento de presión
Este método de comprobación de fugas aprovecha el hecho de que una fuga permite que una cantidad de gas —que permanece uniforme durante un periodo de tiempo— entre en un dispositivo suficientemente evacuado. Por el contrario, la cantidad de gas liberado de las paredes y las juntas disminuye con el tiempo.
La válvula del extremo de la bomba del depósito de vacío evacuado se cierra para preparar las mediciones de aumento de presión. A continuación, se mide el tiempo Δt durante el cual la presión aumenta una cierta cantidad Δp (por ejemplo, una potencia de diez). La válvula se abre de nuevo y la bomba vuelve a funcionar durante un tiempo, tras lo cual se repetirá la medición del aumento de presión. Si el tiempo Δt para la cantidad de aumento de presión Δp permanece constante, hay una fuga, suponiendo que el periodo de espera entre las dos mediciones de aumento de presión haya sido lo suficientemente largo. La duración adecuada del periodo de espera depende del tipo y el tamaño del dispositivo. Si el tiempo para el aumento de la presión Δp aumenta, lo más probable es que se deba a una liberación reducida de gas en el interior del aparato.
También se puede intentar diferenciar entre fugas y contaminación interpretando la curva que representa el aumento de la presión (= presión como función del tiempo).
Trazada en un gráfico con escalas lineales, la curva del aumento de la presión será una línea recta cuando haya una fuga, incluso a presiones altas.
Si el aumento de presión se debe a que el gas se libera de las paredes, el aumento de la presión se irá reduciendo gradualmente hasta un valor final estable. En la mayoría de los casos, ambos fenómenos se producen simultáneamente, por lo que la separación de las dos causas suele resultar difícil o incluso imposible.
Estas relaciones se muestran esquemáticamente a continuación:
Aumento de la presión en un contenedor de vacío en función del tiempo que transcurre después de apagar la bomba de vacío
- Fuga
- Gas evolucionado procedente de las paredes del recipiente
- Fuga + evolución del gas
Una vez que se haya comprobado que el aumento de la presión se debe únicamente a una fuga real, la tasa de fuga se puede determinar cuantitativamente a partir del aumento de la presión, representado en función del tiempo, de acuerdo con la siguiente ecuación:
qL = V·(Δp/Δt)
Con:
- qL = tasa de fugas en mbar l/s.
- V = volumen de la cámara de vacío en litros
- ΔP/Δt = aumento de la presión en el depósito de vacío (Δp dividido entre el tiempo de medición Δt en mbar/s)
Prueba de caída de presión
En este caso, el razonamiento es análogo al del método del aumento de la presión. Sin embargo, la prueba de caída de presión solo se utiliza en raras ocasiones para comprobar fugas en sistemas de vacío. No obstante, si se realiza, la presión manométrica no debe superar 1 bar, ya que las conexiones de brida utilizadas en la tecnología de vacío no toleran presiones más altas.
Por otro lado, la prueba de caída de presión es una técnica que se utiliza habitualmente en la ingeniería de depósitos. Al trabajar con contenedores grandes y con los largos periodos de medición necesarios para la caída de presión, en determinadas circunstancias puede ser necesario considerar los efectos de los cambios de temperatura. Como consecuencia, puede ocurrir, por ejemplo, que el sistema se enfríe por debajo de la presión de saturación del vapor de agua, lo que provoca que el agua se condense y que se distorsione la medición.
Fundamentos de la detección de fugas
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