¿Cómo encontrar fugas en su sistema de vacío? 3 de septiembre de 2020
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Cualquiera que haya utilizado un sistema de vacío sabrá la frustración que conlleva la aparición de una fuga. Esto puede dar como resultado una presión base deficiente o un aumento constante de la presión durante un proceso. Estos problemas pueden provocar que se deseche un lote de material o que sea necesario reprocesarlo, con implicaciones de costes significativas.
¿Cómo evitar estos problemas?
Suponiendo que las bombas y los manómetros se sometan a un mantenimiento rutinario y funcionen correctamente, se requerirá una prueba de fugas detallada del sistema.
Existen muchos métodos de detección de fugas, como una prueba de burbujas o una prueba de aumento de presión, pero ninguno puede competir con la sensibilidad y la capacidad de localizar una fuga que puede ofrecer un comprobador de fugas de helio. Además, un instrumento de helio permite realizar mediciones cuantitativas y cualitativas.
Un helio, o más precisamente, un detector de fugas de helio 4 es esencialmente un espectrómetro de masas sintonizado que detecta este gas y tiene la opción adicional de identificar el helio 3 (usado en criogénica) y el hidrógeno. La unidad cuenta con las bombas adecuadas, lo que la hace portátil y solo requiere electricidad de red. La unidad es extremadamente sensible al helio. Para aplicaciones de alto vacío, se necesita una tasa de fuga inferior a 10-6 mbar l/s, y los detectores de fugas de helio tienen una sensibilidad máxima de 10 mbar l/s.
Por qué utilizamos helio como gas de búsqueda
El uso de helio como gas de búsqueda ofrece varias ventajas clave:
- No es tóxico
- Coste relativamente bajo
- Solo se producen 5 ppm de forma natural en el aire
- Es uno de los átomos más pequeños, por lo que se pueden investigar pequeñas fugas
- Es un gas de baja densidad que se dispersa fácilmente
Formas de utilizar un detector de fugas de helio
Por lo general, el detector se emplea en lo que se conoce como modo cualitativo o “local”, en el que el usuario intenta encontrar la fuente o fuentes de fugas. En esta configuración, el helio, como se ilustra, se rocía cuidadosamente y lentamente alrededor del objeto de prueba. Este objeto suele ser una cámara de procesamiento de vacío empleada en una serie de sectores, incluidos el tratamiento térmico, la metalurgia y el recubrimiento óptico.
A continuación se muestra una disposición de prueba típica:
Cualquier fuga presente permitirá que el helio pase y sea detectado por el instrumento. Hay algunas reglas prácticas importantes que se deben seguir para permitir una detección de fugas precisa y fiable:
- El helio debe rociarse lentamente a través de la pieza de prueba
- El caudal del gas debe ser pequeño: la burbuja por segundo en el agua es una buena regla general
- Comprobación de fugas de arriba a abajo para permitir que el gas se disperse verticalmente
El detector de fugas suele tener una pequeña bomba previa que va de 2,5 m3h-1 a 20 m3h-1. Para aplicaciones de cámara de vacío de gran tamaño, esta bomba no podría bombear el elemento hasta un nivel de 10-3 mbar necesario para permitir que la unidad alcance su nivel más sensible. Como se muestra en la ilustración, el método más eficaz es conectar el comprobador de fugas a la línea de refuerzo del sistema por encima de una bomba de vacío previo. Esto tendrá inevitablemente una velocidad de la bomba superior a la del comprobador de fugas y la unidad no detectará el flujo He completo. Para obtener una tasa de fuga real, la tasa de fuga observada debe factorizarse con la relación de bombeo de las bombas de la competencia.
En otros casos, como los paquetes electrónicos sellados herméticamente, las válvulas de alto vacío requieren que se determine la tasa de fuga total para garantizar que se cumpla la vida útil esperada o la especificación del componente. El siguiente diagrama muestra cómo funciona la unidad de forma cuantitativa. El componente se coloca en un recipiente de vacío adecuado que, dependiendo de su volumen, puede requerir bombas adicionales para permitir que se alcance la presión de entrada correcta.
De nuevo, se necesitaría una relación de bombeo para alcanzar la tasa de fuga real, pero el valor determinado será la fuga total de todo el componente. Dependiendo de su valor, el dispositivo podría volver a probarse para encontrar la(s) fuga(s) real(es) mediante el método de olfateo y, a continuación, volver a trabajar para cumplir con la especificación.
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