¿Cómo se utilizan los detectores de fugas de helio para las pruebas industriales e integrales?
Prueba de envoltura en vacío: prueba de fugas integral
Las de envoltura en vacío son pruebas de fugas integrales en las que se usa helio como gas de prueba y cuya muestra de prueba está alojada, bien en una carcasa rígida (habitualmente metálica), bien envueltas en plástico ligero. El helio entrante o saliente (en función de las características de la prueba) de la muestra de prueba se traslada a un detector de fugas de helio, donde se efectúa la pertinente medición. Las pruebas de envoltura se llevan a cabo, bien con la muestra de prueba presurizada con helio (Fig. 5.4c), bien con esta muestra evacuada (Fig. 5.4a). En ambos casos puede ser necesario transformar la cifra de enriquecimiento del helio (esto es, la acumulación) al índice de fuga normal del helio.
Fig. 5.4: Técnicas y terminología de las pruebas de fugas
a: detección integral de fugas; vacío dentro de la muestra
b: detección local de fugas; vacío dentro de la muestra
c: detección integral de fugas (enriquecimiento de gases de prueba dentro del alojamiento); gas de prueba presurizado dentro de la muestra
d: detección local de fugas; gas de prueba presurizado dentro de la muestra
Prueba de envoltura: muestra de prueba presurizada con helio
Prueba de envoltura con medición de la concentración y posterior cálculo del índice de fuga
Para determinar la envergadura de las fugas de un objeto de prueba presurizado con helio, este debe estar recubierto de un envoltorio que sea rígido o deformable (plástico). El gas de prueba que sale por las fugas se acumula de tal forma que la concentración de helio de la envoltura aumenta. Tras un periodo de enriquecimiento aún por determinar (el periodo de funcionamiento), se mide el cambio de concentración del interior del envoltorio con una unidad "sniffer" conectada al detector de helio. El índice de fuga general (esto es, el índice de fuga integral) puede calcularse posteriormente a haber calibrado la configuración de prueba con una concentración de referencia (p. ej., el aire atmosférico). Este método permite detectar aun las fugas más totales más pequeñas y resulta especialmente indicado para la comprobación de fugas automatizada del entorno industrial. Como consecuencia de la acumulación de gas, los límites de las técnicas normales con "sniffer" pasan a indicar índices de fuga menores y las condiciones ambientales (como la temperatura, el caudal de aire y la velocidad de detección de la unidad "sniffer") pierden importancia. Si se usan envolturas de plástico, es necesario tener en cuenta la permeación de helio en ellas durante los periodos de enriquecimiento prolongados.
Medición directa del índice de fuga con el detector de fugas: envoltura rígida
Si la muestra de prueba presurizada con helio se introduce en una cámara de vacío rígida conectada a un detector de fugas de helio, es posible leer directamente el índice de fuga integral en el detector de fugas.
Prueba de envoltura con muestra de prueba evacuada
Envoltura: "tienda de plástico"
La muestra de prueba evacuada está rodeada de una envoltura ligera (de plástico) que se llena de helio una vez que se ha eliminado el aire atmosférico. Si se usa una bolsa de plástico a modo de envoltura, es necesario hacer presión contra la muestra de prueba antes de rellenarla de helio a fin de expulsar todo el aire posible y de efectuar la medición con la carga de helio más pura posible. Toda la superficie exterior del objeto de prueba queda en contacto con el gas de prueba. Si este se introduce en la muestra de prueba por las fugas, se indicará el índice de fuga integral, con independencia del número de fugas. Asimismo, si van a efectuarse varias comprobaciones en zonas cerradas, es necesario tener en cuenta que el contenido de helio de la sala aumenta rápidamente una vez que se retira la envoltura. Por tanto, el uso de bolsas de plástico es mejor reservarlo para pruebas únicas o aisladas en plantas de gran envergadura. En inglés, a la envoltura de plástico que se utiliza para este procedimiento se la suele denominar "tent" ("tienda").
Envoltura rígida
Por otra parte, usar un depósito de vacío sólido a modo de envoltura rígida resulta más adecuado para pruebas reiteradas en las que sea necesario llevar a cabo una prueba integral. Este método permite asimismo recuperar el helio una vez terminada la prueba.
Prueba de "bombardeo", "almacenamiento a presión"
Las pruebas de "bombardeo" sirven para verificar la estanquidad de componentes ya sellados herméticamente que cuenten con una cavidad interna llena de gas. Los componentes que vayan a examinarse (p. ej., transistores, plafones para luminarias encastradas, relés de láminas secas, interruptores de contacto de láminas, osciladores de cuarzo, diodos láser y otros dispositivos similares) se introducen en un depósito de presión relleno de helio. El gas de prueba se activa a una presión relativamente elevada (de 5 a 10 bar) y se deja el sistema durante varias horas, con lo que el primero (el helio) se acumula en el interior de las muestras con fugas. Este procedimiento es el denominado "bombeo" en sí mismo. Para llevar a cabo la prueba de fugas, posteriormente al bombeo los equipos se colocan en una cámara de vacío de la misma manera que la indicada para la prueba de envoltura de vacío. Seguidamente, se calcula el índice de fugas general. Sin embargo, las muestras con fugas de gran envergadura pierden su concentración de gas de prueba aun cuando esté evacuándose la cámara de vacío, por lo que no se detectarán fugas en ellas durante la realización de la prueba mediante el detector. Es por este motivo que será necesario hacer otra prueba para registrar fugas de envergadura muy grande antes de llevar a cabo la prueba de fugas en cámara de vacío.
Comprobación de fugas industriales
La comprobación de fugas industriales con helio como gas de prueba se caracteriza sobre todo por el hecho de que el equipo de detección de fugas está totalmente integrado en la línea de producción. Para el diseño y la fabricación de estas unidades de prueba se tiene en cuenta, como no podría ser de otro modo, la tarea pertinente (p. ej., comprobación de fugas en llantas de aluminio de vehículos o comprobación de fugas para bidones metálicos). Siempre que sea posible, se hará uso de módulos de componentes normalizados y producidos en masa. Los componentes que vayan a examinarse se transportan al sistema de comprobación de fugas (prueba de envoltura con envoltura rígida y presión positiva o vacío dentro de la muestra; véanse los apartados correspondientes anteriormente) por medio de un sistema de transportador. Una vez llegados adonde proceda, se examinan uno a uno mediante los métodos integrales y se hacen avanzar de forma automática. Aquellas muestras en las que se observen fugas se hacen a un lado.
¿Cuáles son las ventajas del método de prueba del helio?
Desde el punto de vista industrial, las ventajas del método de pruebas del helio pueden resumirse de la siguiente manera:
- Los índices de fugas que pueden detectarse mediante este procedimiento superan con creces los requisitos prácticos pertinentes.
- Las pruebas de fugas integrales, esto es, mediante las que se obtiene el índice de fugas total de todas las distintas fugas, facilita la detección de fugas microscópicas y distribuidas como si de una esponja se tratase que, en conjunto, provocan pérdidas por fugas similares a las de una única fuga de mayor envergadura.
- El procedimiento y la secuencia de la prueba pueden automatizarse en su totalidad.
- La comprobación cíclica y automática del sistema de prueba (esto es, la monitorización automática) del dispositivo garantiza una gran exactitud de las pruebas.
- El helio no es tóxico ni peligroso (no es necesario respetar las concentraciones máximas permitidas).
- Las pruebas se pueden registrar documentalmente de forma sencilla, con indicación de los parámetros y resultados mediante una impresora.
El uso del método de prueba de helio conlleva a un notable incremento de la eficiencia (con tiempos de ciclo de apenas unos segundos de duración) y un aumento notable de la exactitud de las mediciones. A causa de esto, y también de las disposiciones de la norma EN/ISO 9000, los métodos de prueba tradicionales (la inmersión en agua, el de las burbujas de jabón, etc.) se han abandonado prácticamente.
Fundamentos de la tecnología de vacío
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Referencias
- Símbolos de vacío
- Glosario de unidades
- Referencias y fuentes
Símbolos de vacío
Un glosario de símbolos comúnmente utilizados en diagramas de tecnología de vacío como representación visual de tipos y piezas de bombas en sistemas de bombeo
Glosario de unidades
Una descripción general de las unidades de medida utilizadas en la tecnología de vacío y el significado de los símbolos, así como los equivalentes actuales de las unidades históricas
Referencias y fuentes
Referencias, fuentes y lecturas adicionales relacionadas con los conocimientos fundamentales sobre la tecnología de vacío
