Pruebas de fuga Languages: English English • • Italian Italian • • French French • • Spanish • Spanish • German
Contents [hide hide]]
1 Ensa Ensayo yo ind industr ustrial ial
2 Tipos de pruebas de fuga
3 rincipios generales de la instrumentaci!n autom"ti ca de prueba de fuga
# Elecci!n del tipo de rellenado rellena do y de la presi!n de prueba
$ %odalidad de gesti!n de la fase de rellena rellenado do
o
$&1 'ellenado a ni(el
o
$&2 'ellenado a tiempo
) Fase de a*us a*uste te
+ %edici!n de p,rdida a tra(,s de la medida del flu*o del particular particula r presuri-ado presuri-ad o
. %edici!n a tra(,s de la ca/da diferencial diferenci al de presi!n entre particular par a probar y referencia muestra
0 %edici!n a tra(,s de la ca/da de presi!n del particular pres uri-ado
1 %edici!n en campana de aumento de presi!n
11 %edici!n de p,rdida4 p,rdida 4 unidades de medida
12 5eterminaci!n del (alor de p,rdida
13 Instalaci!n pr"ctica de los par"met par"metros ros de prueba en la instrumentaci!n instrumentaci! n
1# 6alibraciones 6alibracione s y (erificas
1$ Tabla de con(ersi!n de unidades de medida
1) 7in8 utili
Ensayo industrial Este documento describe conocimientos t,cnicos en nuestro poseso9 referentes a procedimientos industriales necesarios para conrtolar la estan:ueidad neum"tica de los componentes producidos& ;e dirige especialmente a t,cnicos encargados de ensayos :ue se reali-an al final de l/nea de productos &
=eroespacial
>iomedical
%arina %ilitar
Farmac,utico
Tratamiento y distrubuci!n gas ? :uemadores
6omponentes para carburantes l/:uidos
@a desde los aAos . y 0 se comen-aban a eBtender ,stos ensayos hacia una gama mayor de productos& Este tipo de ensayo pod/a ser eBtendido tambi,n a productos no peligrosos en caso de p,rdida9 con innumerables beneficios& or e*emplo9 si9 en los aAos C+ y C.9 las p,rdidas pe:ueAas de aceite en los motores o en transmisiones mec"nicas eran consideradas aceptables9 desde los aAos C0 un pe:ueAo defecto de este tipo ya habr/a significado una no conformidad por parte del cliente final& =plicando este principio de# caracter t,cnico a tiempos y costes relati(amente contenidos9 esta metodolog/a de prueba continua a eBpandirse& or lo tanto hoy en d/a no es posible redactar una lista completa de las industrias donde estas pruebas sean consideradas necesarias9 y se puede generali-ar diciendo :ue a cada producto :ue est, capacitado para contener gas o l/:uidos se podra aplicar estas (erificaciones&
Tipos de pruebas de fuga 7a eBpresi!n prueba de fuga se refiere a un procedimiento capa- de (erificar el hermetismo de un particular&
asamos a distinguir9 ante todo9 dos tipolog/as de sistemas para pruebas de fuga4 =D sistemas de (erificaci!n9 generalmente dirigidos por el operador9 con locali-aci!n del
punto de p,rdida4
erificaci!n en agua con particular en presion control (isualD
erificaci!n con *ab!n con particular en presion control (isualD
erificaci!n con reacti(os en presion y l"mparas ultra(ioletas control (isualD
erificaci!n con gas
erificaci!n con aire caliente control (isual a infrarro*oD
erificaci!n de (ariaci!n de diel,ctrico en particulares de pl"stico sistema i!nico de alta tensi!nD
6onsulte con el gas de hidr!geno a tra(,s de la sonda de controlD >D sistemas autom"ticos con indicaciones de aceptaci!n?recha-o y (alor de p,rdida4
%edici!n por medio de medida del flu*o del particular en presion
%edici!n por medio de ca/da diferencial de presi!n entre particular en prueba y referencia muestra
%edici!n por medio de ca/da de presi!n del particular en presion
%edici!n de aumento de presi!n en campana
;i por un lado9 la primera clase de empleo =D representa una "rea insustituible de prueba de control estad/stico y fuera de l/nea :ue permite de locali-ar p,rdidas pe:ueAas y anali-ar el defecto de manera (isual9 por otro9 la instrumentaci!n de tipo >D representa la barrera efecti(a o el filtro de final de l/nea en lo concerniente a la producci!n no conforme& =dem"s la instrumentaci!n de tipo >D9 si se aplica a toda la producci!n9 consiente de (isuali-ar a lo largo del tiempo las posibles deri(as de calidad& =nali-ada la e(idencia de los principios de funcionamiento de los sistemas de medici!n de tipo =D9 no nos eBplayaremos en una descripci!n t,cnica detallada& ;e considere nicamente :ue los sistemas basados sobre spetrometer de masa oledores de helioD9 a pesar de :ue sean costosos tanto en t,rminos de instalaci!n como de gesti!n9 se posicionan al top de la sensibilidad en t,rminos de escape determinable en cual:uier otro sistema describido & En cambio9 los sistemas
con agua9 *ab!n o reactores9 aun:ue9 por un lado9 permitan la locali-aci!n de perdidas muy pe:ueAos tienen costes de reali-aci!n irrisorios9 no son automati-ables y por tanto necesitan a la fuer-a un control (isual y por consiguiente un *uicio de parte del operador& Este papel :uiere tambi,n profundi-ar en los detalles t,cnicos los principios de funcionamiento y las consideraciones inherentes los instrumentos en presi!n de tipo aceptable?recha-able&
rincipios generales de la instrumentaci!n autom"tica de prueba de fuga
Gr"fico14 e*emplo :ue muestra las diferentes etapas de la prueba&
ara introducir una descripci!n detallada de los (arios tipos de instrumentos autom"ticos para las pruebas de fuga en presi!n9 es necesario definir algunas caracter/sticas en comn a los diferentes principios de funcionamiento& 6ada sistema describido tiene en comn la necesidad de crear una oscilaci!n de presi!n entre la -ona considerada herm,tica y el eBterior del cuerpo& Esta fase se llama fase de rellenado& or regla general el rellenado puede ser cumplido tanto con presiones positi(as como con negati(as9 tanto con presiones o depresionesD aplicadas desde el interior como desde el eBterior de la pie-a en prueba& 5espu,s de esta fase tendr" lugar una fase de a*uste9 necesaria para estabili-ar los (alores de presi!n o flu*o de la medida de escape&;!lo al final de estas dos fases tendremos la reali-aci!n efecti(a de la medici!n de la p,rdida9 en las diferentes estrategias :ue anali-aremos detalladamente& =ducimos a t/tulo de clarificaci!n un gr"fico :ue ilustra el curso t/pico de la presi!n mientras :ue se cumple una prueba de fuga de tipo manom,trico ca/da de presi!nD&
Elecci!n del tipo de rellenado y de la presi!n de prueba
Gr"fico 24 e*emplo de gr"fico :ue destaca el relleno entre las distintas etapas de la prueba&
7a estrategia de rellenado desde el interior de la pie-a como se hace generalmente9 o desde el eBterior por medio de lacampanaDH el tipo de rellenado presi!n o depresi!nDH el (alor de esta presuri-aci!n9 tienen :ue ser escogidos caso por caso despu,s de una analisis del particular para probar& ara escoger9 el primer par"metro para considerar es el (alor de presi!n :ue se :uiere utili-ar para cumplir el rellenado9 o bien la prueba& ;i se considera la utili-aci!n de aire comprimido industrial este (alor puede oscilar9 en los casos m"s comunes9 entre 1 >ar y 1 >ar9 pero9 en caso de pruebas de fuga *untas con pruebas de rotura o eBplosi!n este (alor puede superar tambi,n los # >ar& =l contrario de lo :ue se podr/a suponer intuiti(amente9 la utili-aci!n de (alores de presi!n muy altos hace peorar las performance globales de las pruebas9 en cuanto si por un lado se hace subir el (alor de p,rdida medido9 :ue de todas formas es proporcional a la escala de medida de presi!n o de flu*o9 por otro lado la utili-aci!n de presi!nes altas complica el curso de la fase de rellenado y de las fases siguientes de a*uste o estabili-aci!n& or tanto9 por regla general9 se prefieren pruebas y rellenados reali-ados a presi!n ba*a menos de 1 >arD& 7a elecci!n de un rellenado en depresi!n puede9 por e*emplo9 me*orar la resistencia de la pie-a durante las fases de prueba& En el caso de botes o de otros particulares de secci!n abierta muy ancha9 por e*emplo c"rter o semicoc:ue de c"rter9 un simple basamento en goma mullida es suficiente para (ol(er herm,tico el particular9 sin necesariamente e*ercer fuer-as de contraste eBcesi(as& Jo obstante9 el rellenado en depresi!n puede falsear los resultados en caso de pruebas con particulares pl"sticos soldados9 por:ue la depresi!n hace adherir las dos partes y por tanto pega la soldadura cuando sea defectuosa&
En este caso9 cuando se traba*a con particulares pl"sticos soldados9 la p resi!n alta dilata el e(entual defecto9 por tanto la prueba cumplida a una presi!n de 3 a . >ar une a la prueba de fuga una e(entual prueba de robuste- de las soldaduras& Es necesario prestar una atenci!n mayor cuando el particular en prueba est, compuesto por mecanismos de flu*o no lineal como ("l(ulas o batientes de muelle4 las pruebas deben ser cumplidas con una presi!n muy inferior o muy superior al punto de inter(enci!n de estas ("l(ulas&
ara los particulares mec"nicos como c"rter de hierro colado de motores o de mototrasmisiones hay :ue considerar siempre la presencia o menos de paraceite o componentes garanti-ados s!lo hasta una cierta presi!n& 7as peticiones de pruebas para los particulares de gas y cocinas indican las p,rdidas a presiones ba*as9 generalmente 1$ m>ar&
arD9 y donde esta dilataci!n no es compensable por la fase de a*uste sino con tiempos prohibiti(os por:ue demasiado largos9 la utili-aci!n de un preLrellenado con un (alor mayor de lo de prueba consiente resultados eBcelentes de dilataci!n?rela*amiento9 reduciendo notablemente los tiempos de prueba& En s/ntesis9 la elecci!n del (alor de presi!n con el :ue reali-ar las pruebas tiene :ue ser escogida en atenci!n a la presi!n de funcionamiento real del componente9 considerando cada (e- los beneficios y las des(enta*as de los diferentes ni(eles de presi!n& = continuaci!n9 en el parrafo indicado9 (amos a discutir la elecci!n de un rellenado en campana9 desde el eBterior de la pie-a9 generalmente en depresi!n& El gas utili-ado es algo comn en cada tipo de rellenado9 y en la mayor/a de los casos es aire comprimido& Este aire debe ser filtrado9 ob(io sin rastros de aceite9 y lo m"s posible deshumidificado& 6uando se utili-e aire industrial de un circuito de uso gen,rico la aplicaci!n al instrumento de prueba de una bombona o (asos d e eBpansi!n local hace me*orar las caracter/sticas de (ariaci!n de temperatura entre aire y particular& En alternati(a al aire se pueden utili-ar gas de "tomo de dimension m"s pe:ueAa9 como el helio9 :ue aumentan la fluide- de p,rdida y acentuan la sensibilidad de la prueba& Es necesario tambi,n considerar la utili-aci!n de gas inertes como el a-oe en el caso de pruebas con componentes ya tratados con elementos eBplosi(os o inflamables9 como pruebas sobre bra-os gasolina de coche o componentes para carburante en general&
%odalidad de gesti!n de la fase de rellenado
Rellenado a nivel Esta fase consiste esencialmente en la introducci!n de gas por medio de ("l(ulas dirigidas el,ctricamente9 y por medio de este m,todo la ("l(ula puede ser pilotada hasta la consecuci!n de la presi!n deseada9 o hasta un (alor apenas mayor para compensar la reducci!n de presi!n de la fase de a*uste& Mtra estrategia consiste en pilotar la introducci!n de gas durante un espacio de tiempo fi*o9 controlando s!lo al final el (alor de presi!n alcan-ado para (erificar la aceptabilidad&
=nali-ando el curso t/pico de un ciclo completo de prueba Gr"fico 1D es necesario comprender :ue la repetibilidad global de las pruebas est" subordinada a la constancia de repetibilidad de cada fase del ciclo de prueba& El ciclo tiene siempre :ue empe-ar de una pie-a estabili-ada tanto termicamente como mecanicamenteD9 y por tanto a partir de presi!n ambienteH se tiene :ue cumplir el rellenado con un (alor de presi!n lo m"s posible constante a lo largo del tiempo9 y9 ob(io9 las duraciones de las fases de a*uste y prueba deben ser rigurosamente constantes& ;e considere :ue la fase de prueba contendr" un (alor espreo de ca/da no debido generalmente a las p,rdidas paras/tas9 sino9 sobretodo9 a una fase de a*uste toda(/a en cursoH por tanto la (ariaci!n de duraci!n de la fase de a*uste /mplica grandes errores de repetibilidad global de la prueba& or consiguiente9 el rellenado a ni(el es me*or en cuanto9 adem"s de la eliminaci!n de los inutiles ratos muertos9 garanti-a la partida del tiempo de a*uste desde un (alor de presi!n conocido4 a:uello de la presi!n de rellenado apenas alcan-ado&
Rellenado a tiempo
Fase de a*uste
Fase de a*uste
6on la eBcepci!n de las pruabas de tipo en campana y de algunos tipos de pruebas con rellenado
a tiempo9 todos los sistemas describidos re:uieren una fase de a*uste :ue se cumple al final de la fase de rellenado& Este tiempo9 rigurosamente constante y repetiti(o9 es necesario para reducir9 si no eliminar los efectos del calentamiento adiabOtico y la turbulencia de la fase de rellenadoH adem"s compiensa las dilataciones mec"nicas del componente sometido a la fuer-a de presi!n y a la (ariaci!n de (olumen debida al mo(imiento del obturador de la ("l(ula de rellenado en el caso de pruebas con (olumenes pe:ueAos& En esta fase la instrumentaci!n no cumple funciones particulares4 los controles necesarios son a:uellos inherentes al (alor absoluto de la presi!n introducida9 la :ue no debe ba*ar antes de los l/mites de tolerancia respecto al (alor de rellenado& Pn umbral de presi!n m/nima puede indicar la presencia de grandes p,rdidas en el particular9 para reducir los tiempos globales de prueba& 7as comparaciones con tablas del curso de la presi!n almacenadas durante pruebas precedentes9 o con tablas :ue predicen el curso de la presi!n9 pueden en cambio me*orar notablemente el control de m"Bima grandes p,rdidasD en esta fase& =n"logamente a lo :ue acabamos de decir sobre la fase de rellenado9 no eBiste una regla general constante para definir la duraci!n de la fase de a*uste9 por:ue es necesario determinarla haciendo tentati(as en atenci!n a los posibles casos peores de (ariaci!n de temperatura y de diferencia de elasticidad de la pie-a para controlar en el curso de los diferentes lotes producti(os&
%edici!n de p,rdida a tra(,s de la medida del flu*o del particular presuri-ado Este sistema consiente de medir el flu*o de aire generado por la p,rdida de manera directa& =l cabo de la fase de rellenado y a*uste el tiempo de p rueba corresponde altiempo necesario para obtener una medida estable de este flu*o& Generalmente este tiempo es muy bre(ee*&1K 3m;egundosD
Figura14 olumen transductor pie-a para probar
6omo hemos es:uemati-ado en la figura 19 la medida de este flu*o est" encomendada al transductor diferencial capa- de leer el salto de presi!n a los cabos de una p,rdida de carga& ara poder reducir el desarrollo cuadr"tico debido a la turbulencia del mo(imiento de las p art/culas de gas9 se utili-a un elemento laminar capa- de lineali-ar9 en parte9 esta funci!n& Q?Flu*oD
Pna eBplicaci!n detallada de las medidas de flu*o para gas est" aducida en nuestro fasc/culo4 7as pruebas del flu*o de gas en el sector del ensayo& ara otras informaciones es posible tambi,n hacer referencia a la norma 6J'LPJI 123& =lternati(amente a la medida del flu*o cumplida de manera (olum,trica precisamente con medida QpD9 durante el ltimo decenio se ha difundido la aplicaci!n de medidores de masa9 por e*emplo los sitemas t,rmicos o debimeter sistemas de hilo calienteD9 por:ue son m"s precisos9 constantes a lo largo del tiempo9 facilmente disponibles en diferentes escalas y menos sensibles a las (ariaciones t,rmicas del gas en medici!n& Este sistema de prueba es considerado hist!rico9 y las mediciones de fuga reali-adas segn este principio sobresalen por los beneficios siguientes4
=D Medición Continua de la Pèrdida Este aspecto constituye la moti(aci!n real por la :ue este principio se :ueda actualmente aplicado en la industria4 sin artificios9 con este sistema hay la posibilidad de anali-ar la p,rdida durante un tiempo determinado9 para consentir al operador de buscarla y de repararla en tiempo real durante el procedimiento de medici!n&
>D Duración de la fase de Prueba prácticamente Nula =cabamos de decir :ue la medida de flu*o9 siendo una medida de tipo continuo9 permite la real eliminaci!n de un tiempo de prueba& Este concepto9 como (amos a (er9 hay :ue considerarlo de manera puramente te!rica9 por:ue9 aun:ue en los sistemas a 6a/da o en los sistemas Qp las fases de a*uste o de prueba pueden ser parcialmente sobrepuestas9 con este m,todo la medici!n debe cumplirse necesariamente con las me*ores condiciones de a*uste&
6D Indicación del scape en unidades volum!tricas "CC#tiempo$ 6ontamos esta caracter/stica entre los beneficios9 aun:ue despu,s anali-aremos algunos sistemas capaces de cumplir la misma medici!n pero de manera m"s precisa y segura&
En cambio9 si se lo compara con otros sistemas9 este principio presenta algunas des(enta*as4 la primera y la m"s e(idente nace de la comple*idad y de la inestabilidad de la medici!n del flu*o& =dem"s del coste de una medici!n doble presi!n y flu*oD y por tanto de una (erificaci!n doble para obtener la (alide- global de la medida9 el elemento laminar9 comparable a un capilar9 est" de continuo su*eto a sucio y deformaciones& or tanto la medici!n tiene :ue se r (erificada constantemente por medio de bo:uillas de referencia :ue9 a sus (e-9 pueden ser paragonadas a microagu*eros sobre una base cer"mica o met"lica9 y por eso tenden a deteriorarse y a tener una duraci!n limitada en el tiempo& =dem"s9 con referencia al bos:ue*o de figura 19 una posible p,rdida par"sita en el elemento de medida del flu*o podr/a falsear o disimular la e(entual p,rdida de la pie-a para probar& or tanto este circuito neum"tico no puede ser considerado globalmente a seguridad positi(a9 y tiene :ue ser (erificado constantemente&
or ltimo la sensibilidad de la medici!n est" limitada por la escala del medidor del flu*o9 mientras :ue en los sistemas a 6a/da o en los sistemas a Qp este l/mite es9 de todas formas9 mediable por medio del prolongamiento del tiempo de p rueba&
%edici!n a tra(,s de la ca/da diferencial de presi!n entre particular para probar y referencia muestra 7a medici!n de las p,rdidas por medio de un circuito neum"tico diferencial9 como en la figura 29 represent!9 hasta los aAos ochenta9 el artificio neum"tico m"s ingenioso en este campo para ob(iar a la precisi!n escasa de las secciones de medida y a d:uisici!n electr!nicas disponibles hasta entonces& El sistema pre(e/a una rama doble4 por una parte hab/a el particular para probar9 por otra la pie-a id,ntica pero herm,tica& r"cticamente9 anali-ando el es:uema9 las pruebas se cumpl/an segn la l!gica siguiente4
Figura24 E*emplo de medici!n con ca/da de presi!n diferencial&
7a fase de rellenado se cumpl/a ordenando la abertura de las dos ("l(ulas9 y la fase de a*uste con ("l(ula > cerrada y ("l(ula = abierta para estabili-ar y uniformar las condiciones de presi!n en las dos ramas& 6uando se acababa la fase de a*uste9 todas las ("l(ulas ten/an :ue ser cerradas& ;i nos imagin"mos el transductor de presi!n como si fuera una membrana pero la eBperiencia se puede efectuar tambi,n por medio de una simple columna de mercurio con pitorro dobleD (eremos :ue9 al e:uilibrio alcan-ado9 la presi!n diferencial est" n ula& 7a e(entual ca/da en la pie-a en prueba despla-a el cero de la medida y consiente una indicaci!n muy sensible de este despla-amiento& Gracias a este principio hay la posibilidad de efectuar una simple amplificaci!n el,ctrica de la seAal generada por el transductor9 y de (isuali-arla en un instrumento de agu*a con cero central& or tanto9 por medio de este estratagema era posible el an"lisis de un (alor de ca/da t/pico igual a 1 ? $& cuando el transductor lo permitieraD del (alor de presi!n de rellenado9 mientras :ue la el,ctronica de entonces9 si se la aplicaba a un sistema manom,trico9 no consent/a de superar la proporci!n de 1 ? 1&& E(identemente9 el l/mite era nicamente a:uello de la medida electr!nica en t,rminos de resoluci!n y ru/do9 por:ue las condiciones de funcionamiento del transductor de medida ten/an de todas
formas los l/mites de un sistema monom,trico& Este transductor ten/a :ue ser medido para la presi!n de rellenado m"Bima9 en cuanto9 en el caso de una p,rdida de la pie-a en prueba9 la membrana habr/a sido solicitada por toda la presi!n& 7a neum"tica reali-ada de esta menera presentaba diferentes des(enta*as4 7a primera9 muy e(idente9 es la comparaci!n :ue eBamina una referencia herm,tica4 una p,rdida de la referencia significar/a un disfra-amiento de la medida de p,rdida efecti(a de la p ie-a en prueba& Este defecto era parcialmente compensable por medio de una continua (erificaci!n del sistema en uso a tra(,s de una muestra aceptable y de un tarado el,ctrico del 6ero de medida& Este aspecto clasifica la neum"tica no de seguridad positi(a& Mtra des(enta*a m"s e(identes fue la dificultad del tarado de la medida del transductor diferencial9 :ue ten/a :ue ser efectuado por medio de un procedimiento de (erificaci!n particular& ero el (erdadero punto d,bil del sistema nac/a de la condici!n de partida de la instalaci!n4 la medida de escape efectuada9 representa una medida :ue no indica la p,rdida efecti(a de la pie-a probada9 sino la diferencia con la pie-a muestra& Este concepto no :uiere decir necesariamente :ue la muestra de referencia pueda perder aun:ue siempre haya la posibildadD& or e*emplo9 consideramos la situaci!n en la :ue9 durante la utili-aci!n pr"ctica del sistema9 la pie-a muestra sea solicitada mecanicamente cada ciclo de prueba9 mientras :ue la pie-a para probar lo sea s!lo durante la fase de su p ropio ciclo& Mb(io se obser(ar" un curso de ca/da medida9 :ue progresa con el a(ance de las horas de utili-aci!n del sistema y :ue9 por eso9 representa un /ndice del progresi(o estado de a*uste mec"nico de la muestra de referenciaH no coincide con el a*uste de las pie-as en prueba& =dem"s9 aun:ue aparentemente pod/an contarse algunos beneficios en t,rminos de (ariaci!n t,rmica precisamente debidos a la manera comn9 en realidad el (olumen global puesto en *uego resulta ser dobleH y por muy cerca :ue sean los dos elementos en medida9 las corrientes de aire o los rayos del sol pueden amplificar sus diferencia t,rmica& En s/ntesis9 este principio ha permitido de obtener resultados notables hasta los aAos C+ y parte de los aAos C.9 pero hoy en d/a no encuentra aplicaciones pr"cticas9 en cuanto ha sido suplantado por los sistemas manom,tricos a ca/da absoluta m"s simples y precisos&
%edici!n a tra(,s de la ca/da de presi!n del particular presuri-ado
Figura34 E*emplo de una disminuci!n absoluta en el sistema de medici!n de presi!n
El sistema de medici!n de p,rdidas manom,trico pre(ee9 durante la fase de prueba9 la medici!n de la ca/da de presi!n al interior de la pie-a en prueba& 6omo se (e en la figura 39 la neum"tica se reduce esencialmente a una ("l(ula de rellenado y a un transductor de medida& ;i se anali-a el bos:ue*o se comprende :ue cual:uier defecto neum"tico se puede reconducir a una p,rdida y9 por consiguiente9 a una indicaci!n de descarte& Esta es la ra-!n por la :ue el sistema puede ser definido a seguridad positi(a&
El nico elemento de riesgo en este circuito neum"tico est" representado por un e(entual filamento de la ("l(ula de rellenado& Este problema9 presente en muchos es:uemas neum"ticos anali-ados9 es de muy simple resoluci!n gracias a un especial *uego de ("l(ulas :ue reempla-an la ("l(ula marcada en el es:uema y a particulares diagnosis softNare& 7a precisi!n global de estos tipos de instrumentos est" su*eta esencialmente a la precisi!n de la secci!n de medida transductorD y de la secci!n electr!nica de ad:uisici!n& 7os elementos :ue inter(ienen y :ue limitan la precisi!n son el ru/do el,ctrico del circuito y el ru/do mec"nico del transductor9 :ue corresponden a la resoluci!n o nmero de puntos m"Bimos dentro de los :ue el fondo escala de medida est" descompuesto4 un sistema capa- de garanti-ar 1& puntos en un fondo escala de 1>ar coincide con lo de poder garanti-ar una resoluci!n de medida de un centesimo de milli>ar& =l crecer del par"metro de resoluci!n9 el tiempo necesario para la medici!n de la ca/da disminuye& Esto coincide por un lado con una reducci!n del tiempo necesario para cumplir un ciclo de pruebaH y por otro con un mayor control de los errores debidos a las (ariaciones t,rmicas del gas introducido en la pie-a& 7as estrategias el,ctronicas para obtener estos resultados incluyen el pilota*e del transductor por medio de tensiones alternadas9 la utili-aci!n de con(ertidores =5 muy refinados9 de adecuados circuitos de seguimiento del cero y de medida en (entanas9 pero sobretodo una filtraci!n ele(ada de la medida9 tanto el,ctrica como matem"tica& articular atenci!n se tiene :ue poner en el procedimiento de determinaci!n del punto de cero de la ca/da9 y en la medici!n de la presi!n en el momento inicial de la fase de prueba&
%edici!n en campana de aumento de presi!n El sistema de prueba de fuga en campana es un sistema capacitado para interceptar los escapes en el ambiente eBterno a las c"maras para probar& El e*emplo pr"ctico m"s eBplicati(o y conocido es lo de la medici!n de la p,rdida del obturador de ("l(ulas4 se introduce el aire por una parte y se intercepta el escape por el lado opuesto Este concepto es aplicable a cual:uier tipolog/a de componente o pie-a para probar :ue pueda ser contenido dentro de un en(ase herm,tico llamado *usto campana&
Figura#4 Es:uema de e*emplo para :ue la medida RinterceptarR
El sistema en campana puede sostener las aplicaciones de tipo en campana cuando sea posible presuri-ar la pie-a desde el interior y9 al mismo tiempo9 encerrarla desde el eBterior& 6uando eso no sea posible la presuri-aci!n desde el interior del componenteD9 la utili-aci!n de las campanas a prueba de fuga es9 de todas formas9 un eBcelente estratagema para me*orar las performances de las pruebas con el sistema manom,trico con(encional para pie-as de grandes (olumenes9 cuidando de crear un (olumen de intersticio entre la pie-a en prueba y la campana lo m"s reducido posible& En lo concerniente a las pruebas de m"Bimo 1 >ar9 la utili-aci!n de un sistema en depresi!n en campana une a la funci!n de autoLcerradura9 y por tanto de hermeticidad del en(ase9 la regeneraci!n del caso genericamente real de presi!n positi(a dentro de la pie-a&
= diferencia de lo :ue describimos sobre los otros m,todos9 el sistema en campana no necesita ni el tiempo de a*uste9 ni el tiempo de prueba en cuanto eso e st" sobrepuesto a la fase de rellenado (ol(iendo el sistema muy rapido& 7a prueba empie-a con la presuri-aci!n del lado en prueba del componente9 y simult"neamente9 el an"lisis del aumento e(entual de presi!n debido a los escapes del otro lado de la c"mara& 7os instrumentos de este tipo est"n generalmente pro(istos de dos transductores de medida de presi!n de rellenado4 uno para la medida de la presi!n de rellenado y otro para la interceptaci!n de la presi!n de escape& 7os dos transductores tienen :ue estar medidos para la presi!n m"Bima de rellenado9 para pre(er la condici!n de grande p,rdida y por consiguiente de un pi:ue de presi!n desde el lado de interceptaci!n del escape& El an"lisis de la p,rdida9 por tanto9 es la proporci!n de las dos presiones y puede ser representado como proporci!n porcentual de los dos (alores presi!n de escape ? presi!n de rellenadoD o tambi,n calculado como presi!n de escape de un (alor nominal de rellenado9 o9 en los casos m"s sofisticados9 conociendo el (olumen eBterior o de campana9 pro(isto como indicaci!n (olum,trica 66?horaD& 5e un punto de (ista electr!nico es importante lo de dimensionar la ad:uisici!n y de considerar :ue las pruebas tienen una duraci!n general de algunos segundos o menos y :ue el calculo de la
proporci!n se efectua durante el aumento de la presi!n de rellenado4 por tanto las dos medidas tienen :ue cumplirse en fase entre ellas y con una frecuencia suficientemente ele(ada para :ue no se cometan errores&
%edici!n de p,rdida4 unidades de medida El (alor de la p,rdida puede est"r eBpresado a tra(,s de dos diferentes unidades de medida4 de manera (olum,trica por e*emplo 66?%inutoD cuando se conoce el (alor de la presi!n a la :ue se refiere la p,rdidaH de manera manom,trica por e*emplo m>ar?;egundoD cuando se conoce el (alor del (olumen de la pie-a en prueba& Jo eBiste una regla general para escoger una escala o otra& Jormalmente9 cuando los particulares en prueba son componentes para aire o gas9 se puede eBpresar la p,rdida en forma (olum,trica para e(itar ulteriores procedimientos de c"lculo con relaci!n a los l/mites de p ,rdida establecidos por e(entuales cap/tulos o peticiones de suministros& ero en la mayoria de los casos9 cuando el componente en prueba es apto para contener fluidos no gaseosos9 la indicaci!n (olum,trica no representa de manera directa la p,rdida efecti(a del fluido&
5e todas formas9 la e:ui(alencia entre los dos sistemas se obtiene por medio del c"lculo siguiente4
En la aplicaci!n de este c"lculo es necesario considerar el (olumen global del particular9 incluyendo tambi,n los (olumenes de tubos y empalmes9 adem"s del e(entual (olumen muerto del utilla*eH el flu*o del (olumen de p,rdida es proporcional a la presi!n del gas en la pie-a9 por tanto es necesario considerar :ue el error introducido de otra forma eliminable por medio del c"lculo diferencialD resulta superfluo para las ca/das de presi!n m"s pe:ueAas9 como por e*emplo inferiores al 1S del (alor de la presi!n de rellenado& 7a unidad de tiempo tiene :ue ser coherente entre las dos caracter/sticas e*& segundos o minutosD y la ca/da calculada de esa manera tendr" :ue ser con(ertida en la unidad de medida escogida por la medida del instrumento e*& 1 =tm 113&2$ milli>arD& Gracias a la aplicaci!n de l!gicas de microprocesador9 este c"lculo est" cumplido muy a menudo por la instrumentaci!n para pro(er al final un resultado de tipo (olum,trico& En este caso el (alor del (olumen de la pie-a en prueba ser" pro(isto en forma param,trica9 en los casos me*ores ser" calculado por un caudal/metro durante la fase de rellenado& Pn sistema muy difundido y de f"cil aplicaci!n es lo de efectuar el rellenado de la pie-a en prueba a tra(,s de un (olumen conocido9 (isuali-ando la presi!n antes y despu,s esta (aciado parcial&
6omo hemos dicho en las descripciones de las instalaciones a medida de flu*o9 para elegir una unidad de medida es necesario eBaminar tambi,n las dificultades por lo :ue respecta a la (alide- y al tarado de estas medidas& En el caso de una medida de ca/da de presi!n un simple man!metro certificado ;IT ente italiano de (alide- de medidas f/sicasD consiente tal (erificaci!n& En cambio9 en la utili-aci!n de medidas (olum,tricas de escape9 adem"s de esta (erificaci!n o tarado de presi!n9 se (e necesaria tambi,n una (erificaci!n de la medida de flu*o9 efectuada en la manera m"s tradicional por medio de bo:uillas de referencia9 :ue9 siendo elementos pasi(os9 a sus (e- tendran :ue pasar un eBamen de (alide-&
5eterminaci!n del (alor de p,rdida 7a definici!n de umbral de inter(enci!n del descarte9 y por tanto del (alor de discriminaci!n de la aceptabilidad de la producci!n constituye un par"metro para definir con mucho cuidado& El caso ideal ser/a la aplicaci!n de normas9 o cap/tulos pro(istos por el cliente9 :ue indi:uen el l/mite de aceptabilidad& En este caso9 cuando fuera necesario9 se proceder/a con la con(ersi!n del (alor en la unidad de medida de traba*o de la instrumentaci!n& 6uando este (alor no fuera conocido9 el compromiso me*or ser/a lo de proceder y anali-ar los particulares :ue tu(ieron defectos ya almacenados como archi(o de las casu/sticas de descarte& ;in embargo9 este procedimiento presenta dos des(enta*as4 la p rimera es :ue9 en algunas circunstancias9 por e*emplo cuando se traba*a sobre particulares en pl"stico mullido9 la p,rdida est" su*eta a modificaciones a lo largo del tiempo y segn la cantidad de las pruebas :ue se cumplenH la segunda9 :ue se encuentra con la aplicaci!n de este sistema em/rico9 consiste en la necesidad de definir antes los par"metros de rellenado y a*uste del particular an"logo pero conforme9 y s!lo despu,s poder anali-ar el descarte& Pn m,todo aconse*ado9 :ue9 a pesar de :ue sea muy em/rico y bastante impreciso consiente una estimaci!n pr"ctica y (elo- de las p,rdidas9 consiste en el an"lisis de los descartes en agua empe-ando nicamente por la definici!n de la presi!n de rellenado& 7uego se busca el particular con el (alor de p,rdida minor9 eBpresado por e*emplo por la proporci!n burbu*as?minuto& En esta fase es importante curarse de disponer el particular de manera :ue las burbu*as producidas se separen del cuerpo y sean bien (isibles a los o*os d el operador& or tanto se intenta determinar el (alor global de la p,rdida9 dado por el total del (olumen en 66 de las burbu*as de aire9 contadas y medidas (isualmente sobre la superficie del agua& Este c"lculo pro(ee una idea del (alor (olum,trico 66? minutoD y hay :ue considerarlo como dato de partida para el planteo de la instrumentaci!n9 adem"s :ue como (alor de confirmaci!n para el control siguiente de la deformaci!n e(entual de esta p,rdida& Pn sistema an"logo aplicable para particulares pe:ueAos es lo de encerrar el particular presuri-ado en un recipiente graduado9 disponer el recipiente con la parte cerrada arriba y sumergir todo en agua9 de manera :ue :uede el aire en la parte alta del recipiente& El aumento del (olumen de aire9 cuantificable por medio de las mellas grabadas sobre el recipiente9 corresponde a la cantidad de aire perdida por el particular& El c"lculo de las burbu*as introduce errores consistentes debidos al error cbicoD de medida del rayo de la burbu*a entendido como c"lculo del (olumen de la esfera& En el sistema :ue utili-a el recipiente es necesario considerar la
posibilidad de pe:ueAos aumentos del (olumen de p,rdida para poder mantener constante la presi!n final al interior del (olumen de aire& El caso m"s comple*o :ue podr/a ocurrirse es lo de la pUrdida definida9 de manera (olum,trica tambi,n9 pero no concerniente gas o aire comprimido9 sino fluidos de utili-aci!n real del componente& Pn caso e*emplificati(o podr/a ser lo de los engrana*es o de los motoreductores del sector alimenticio lubrificados por aceite (egetal9 sector en el :ue ocurren las cantidades m"Bimas consentidas de p,rdida de aceite a lo largo del tiempo& En este caso l/mite no es suficiente confiar en la proporci!n de fluide- te!rica :ue eBiste entre aire y aceite en cuanto en el caso real de funcionamiento es necesario considerar las diferentes condiciones f/sicas de este aceite9 es decir9 adem"s de temperatura y presi!n9 la e(entual decadencia de fluide- a lo largo del tiempo e*& morgaD& ;e puede proceder con la aplicaci!n de bo:uillas por lo menos a tres particulares de los :ue se garanti-e la hermeticidad y con la reali-aci!n de pruebas pr"cticas para determinar los (alores de p,rdida de aceite en el tiempo& 6urandose de utili-ar bo:uillas preLtaradas en aire9 con tres (alores de flu*o diferentes entre ellos9 sera posible la determinaci!n de p,rdida de aceite a tra(,s del recipiente& 'epetiendo y trasladando en gr"fico mltiples (eces los (alores obtenidos cuidandose de sustituir las bo:uillas cada (e-D se puede e(idenciar la repetiti(idad de las medidas y llegar a la conclusi!n de un (alor cercano a lo de la p,rdida en aire recreada de esa manera&
Instalaci!n pr"ctica de los par"metros de prueba en la instrumentaci!n 7a instalaci!n pr"ctica de la instrumentaci!n de prueba de fuga re:uiere el conocimiento del (alor de p,rdida y tambi,n de la presi!n con la :ue efectuar las pruebas& 5espu,s de haber planteado esos datos el primer paso es lo de plantear un tiempo de a*uste :ue puede tambi,n ser eBcesi(o para la primera (erificaci!n& Esta (erificaci!n9 rigurosamente con muestra buena9 lle(a el ob*eti(o de controlar :ue todo funcione correctamente4 resistencia de los tampones o empalmes de coneBi!n con la pie-a9 (erificaci!n de la estaticidad de la mec"nica durante la prueba9 (erificaci!n del curso de las (ariaciones t,rmicas entre pie-a en prueba y gas utili-ado para el rellenado& 7uego es necesario (erificar :ue esta muestra buena determine una ca/da pro*ima al cero o9 a lo sumo9 inferior de un tercio de lo planteado& En esta (erificaci!n la ca/da no debe ser nunca negati(a aumento de presi!nD& =hora se puede empe-ar a reducir el tiempo de a*uste9 por tentati(as& En el caso de instrumentos con medida de flu*o ser" necesario contentarse de un tiempo de a*uste :ue permita9 en las pruebas pr"cticas9 una medici!n de la pie-a buena lo m"s pro*imo posible al cero& En el caso de instrumentos con medida de presi!n diferencial se puede considerar lo :ue ya hemos dicho en el parrafo adecuado9 es decir4 la (erificaci!n del tiempo de a*uste en las pie-as
met"licas de (olumen grande y medio tendr" :ue ser efectuada a tra(,s de ciclos diferentes y con tiempos m"s largos9 cuidandose de mantener la misma pie-a como muestra de referencia y cambiar las pie-as buenas en prueba para poder anali-ar la constancia de la fase de a *uste a lo largo del tiempo& En los sistemas manom,tricos el tiempo de prueba puede ser sobrepuesto parcialmente al tiempo de a*uste& 7a reducci!n del tiempo de a*uste es aceptable hasta cuando el (alor de ca/da (erificado sea inferior al $S del (alor te!rico& =hora se puede aumentar el (alor de p,rdida programado calculado como suma entre el (alor te!rico precedente y el resultado de p,rdida del particular bueno& El (alor de p,rdida te!rico debe ser considerado como l/mite de p,rdida de un particular bueno del :ue ya haya sido asegurada la hermeticidad& 7a ca/da par"sita9 en efecto9 no debe ser considerada como una p,rdida9 sino una medida de la ca/da de a*uste& 'epetiendo la secuencia y siempre curando de no superar el $S de la ca/da en particulares buenos9 se obtiene el tarado pr"ctico de los par"metros de prueba del instrumento&
6alibraciones y (erificas amos a distinguir el tarado peri!dico de las (erificaciones habituales con dos procedimientos diferentes4 el tarado es un procedimiento apto para (erificar el funcionamiento global del instrumento en t,rminos de correspondencia a los l/mites declarados de precisi!n de la medida electr!nica y del funcionamento neum"ticoH la (erificaci!n habitual se efectua en inter(alos predefinitos y lle(a el ob*eti(o de controlar la instrumentaci!n en los l/mites de la utili-aci!n normal9 y por tanto comprobar la indicaci!n de aceptabilidad o recha-o aplicando por un lado una muestra herm,tica dirigida a esta prueba y por otro una muestra con p,rdida conocida& 7os dos procedimientos tienen :ue ser efectuados con inter(alos de tiempo predefinitos& =nali-ando diferentes cap/tulos o normas inherentes estos procedimientos sobresale la falta de datos aplicables uni(ersalmente& El inter(alo aconse*ado para efectuar el tarado puede ser estimado alrededor de ) o 12 meses9 y puede ser determinado con relaci!n al nmero de pie-as producidas y con inter(alos iguales al 2$S de la producci!n diaria& or consiguiente y con referencia a las (erificaciones habituales es necesaria la definici!n de u na costumbre de m,todos y tiempos para comprobar la (alide- de las muestras y para cumplr estas (erificaciones& Jo podemos aducir los contenidos de los procedimientos de los :ue est"mos apro(isionados en cuanto constituyen propriedades de organismos particulares y de industrias9 pero citamos algunas nuestras opiniones sobre un aspecto :ue nos parece contradictorio&
Este aspecto es inherente la reali-aci!n de un elemento de p,rdida bo:uillaD para conectar como deri(aci!n de una pie-a herm,tica9 para efectuar el procedimiento de (erificaci!n habitual& or mltiples bs:uedas sobresale :ue hasta ahora el organismo italiano para la (alide- de las medidas f/sicas ;IT9 :ue nosotros contactamos a menudo por medio del instituto polit,cnico de TorinoD no ha redactado toda(/a las normas inherentes la (alide- de la medida de flu*o de p,rdida en aire o en gas& or lo tanto9 para no propagar datos des(iantes o ineBactos9 limitar,mos el desarrollo del argumento a las eBperiencias directas y personales de (alide-9 omitiendo los instrumentos con medida de flu*o y concentrandonos s!lo en los instrumentos con medida a presi!n& ara guiar el lector en las medidas de tipo (olum,trico aconse*amos de hacer referencia a las normas PJI EJ 1)1& 7os sistemas de ca/da de presi!n son los m"s pr"cticos para el cumplimiento de estas fases9 en cuanto se obtiene el tarado peri!dico simplemente a tra(,s de la puesta en escala de la medida de presi!n por medio del man!metro muestra certifcado& Este tarado sir(e esencialmente para planear el cero y el fondo escala de la medida absoluta de presi!n9 y9 cuando sea necesario pero s!lo en t,rminos de (erificaci!n9 la medida de ca/da durante una prueba& El mismo procedimiento se aplica para la reali-aci!n de una muestra con p,rdida controlada&
Tabla de con(ersi!n de unidades de medida %ilo Pascal s ) atm ) *iloPasca l
mm &g
milliba Inches rs
&'(
11&32 +)& 113&2 #)&+0 $
$
$
PSI
1#&)0)
1& +&$) 1& #&1#+ &1#$3
2
$
.
) mm &g
&1333 1& 1&3332 &$3$2 &1033 22 2 $+ ).
) millibar
&1 &+$ 1& # &1#$ )2 +$ 3.
) inch &'(
&2#0 1&.).2 2�. 1& &3)1 .1 ) 1
) PSI ) hectoPas
)&.0#+ $1&+1# ).&0#+ 2+&). 3
.
3
+
1&
&1 &+$ 1& # &1#$
)
+$
3.
cal ) cm &'(
&0. )
&+3$$
0&. B 1VL+
&303+
&1#22 3
