Traducción
Estanqueidad no siempre significa estanqueidad - Cómo derivar una especificación de prueba de fugas correcta
En la industria de la automoción se comprueban cada año miles de millones de componentes, subconjuntos y vehículos ensamblados para detectar fugas. Para cada prueba de fugas, debe establecerse una especificación de prueba de índice de fugas, es decir, qué índice de fugas se seguirá considerando "correcto" y qué índice de fugas se define como demasiado grande o "no correcto".
¿Por qué las pruebas de fugas?
Para entender cómo determinar el ajuste correcto de la tasa de fuga, es necesario entender primero por qué un componente o subconjunto necesita ser probado para las fugas. Una buena pregunta que hay que hacerse es: "¿qué hay que evitar?" A veces una fuga puede causar daños a una pieza o sistema o al usuario del producto. También puede haber preocupaciones medioambientales sobre las fugas que se recogen en una normativa que hay que cumplir.
Si se describe el fallo que hay que prevenir (y a veces puede haber más de un fallo que hay que prevenir), el siguiente paso es clasificar la fuga.
Tipos de fugas
Todos los casos de fuga pueden clasificarse en estas tres categorías generales:
- el medio debe estar contenido en una pieza o sistema (ya que una pérdida de ese medio podría causar daños)
- la entrada de un medio diferente en una pieza o sistema
- el cruce de un medio en el bucle operado por un segundo medio
Cómo obtener la especificación correcta de la tasa de fuga
En algunos casos, existe una normativa clara para garantizar el índice de fuga máximo. El caso más destacado es la regulación de los índices máximos de fuga de refrigerante permitidos en un aparato de aire acondicionado.
A veces se consultan tablas simplificadoras que indican qué índices de fuga hay que aplicar para cada medio. Estas tablas pueden ser engañosas, ya que no existe una única especificación para cada medio. Estanqueidad no significa siempre estanqueidad, por ejemplo, cuando se trata de pérdidas de agua en una central eléctrica o de la entrada de agua en una pieza electrónica.
Es necesario establecer una cantidad máxima admisible de fugas para cada componente en su escenario de aplicación y, a partir de ahí, se puede derivar una especificación de la tasa de fugas. En el caso de las fugas de líquidos, por ejemplo, esto puede variar desde una pequeña cantidad de líquido tolerable hasta ninguna fuga. En el caso de las fugas de gas, la ausencia de fugas es técnicamente imposible.
Ejemplo: Pérdida de líquido refrigerante de agua-glicol
El agua-glicol se ha utilizado en la refrigeración del motor durante muchos siglos. Si el motor pierde el medio de refrigeración, se corre el riesgo de que el motor comience a sobrecalentarse y finalmente se averíe. Sin embargo, una pequeña cantidad de pérdida de refrigerante simplemente se rellenará desde un depósito de refrigeración. Las pequeñas cantidades también se evaporarán rápidamente en el compartimento del motor caliente y bien ventilado. Normalmente se utilizan especificaciones de tasa de fuga en los 10-3 mbar·l/s para esta aplicación.
Las baterías modernas de los trenes motrices también suelen utilizar circuitos de refrigeración con mezclas de agua y glicol. Sin embargo, los requisitos para contener este líquido son mucho más exigentes. Incluso pequeñas cantidades de pérdidas de agua-glicol pueden entrar en contacto con los componentes electrónicos y provocar una escasez eléctrica. Por lo tanto, la cantidad permitida de fuga de agua-glicol debe establecerse en niveles mucho más bajos en comparación con la aplicación de refrigeración del motor. Estos bucles de refrigeración deben probarse para índices de fuga en el rango de 10-4 a 10-5 mbar·l/s (dependiendo de la presión de funcionamiento).
Otros factores que influyen en la especificación de la tasa de fuga son:
- temperatura
- presión de funcionamiento
- combinación de materiales
- normas
La presión de funcionamiento, en particular, tiene un gran impacto en la cantidad de fugas. Cuanto mayor sea la presión de funcionamiento de un fluido, mayor será la tasa de fuga causada por cualquier defecto. Y el aumento no es lineal, sino que la tasa de fugas aumenta con la presión a la segunda potencia (q~ p²).
También en el caso de la entrada de agua, pueden requerirse especificaciones muy diferentes en función de si se quiere evitar la entrada de agua líquida o si también la entrada de humedad puede causar un problema. Para la entrada de agua líquida a una presión cercana a la atmosférica, normalmente deben alcanzarse índices de fuga de 10-3..10-5 mbar·l/s, mientras que para evitar la entrada de humedad se requieren índices de fuga de 10-6 mbar·l/s y más bajos.
Ejemplo: Fuga de combustible
En los vehículos con motor de combustión interna (ICE), hay que evitar las fugas de combustible en varias partes, como el depósito de gasolina, los conductos de suministro de combustible y los sistemas de inyección. En el depósito de gasolina y en algunos conductos y bombas de suministro de combustible, el combustible está contenido en forma líquida y en el sistema de inyección de combustible y en la bomba de combustible de alta presión, el gas está contenido en forma gaseosa. Además, las presiones varían considerablemente, desde la presión atmosférica en el depósito de gasolina hasta los 2.000 bares en el sistema de inyección de combustible.
Para evitar las fugas de líquido de los depósitos de gas, una especificación de índice de fugas de 10-3 mbar·l/s podría ser suficiente; sin embargo, las estrictas normativas sobre las emisiones de hidrógeno carbónico de los depósitos de gas en forma de vapor suelen exigir pruebas más estrictas. El lado de baja presión del sistema de combustible suele someterse a una prueba de fugas en el rango de 10-4 mbar l/s, mientras que el lado de alta presión de un sistema de inyección de combustible requiere pruebas de fugas hasta los 10-5..10-6 mbar·l/s.
Especificaciones individuales para cada escenario de aplicación
Son muchos los factores que influyen en la especificación correcta del índice de fugas que debe comprobar un componente o sistema.
INFICON ofrece algunas directrices para casos recurrentes. Sin embargo, las condiciones exactas pueden ser diferentes para cada caso de la vida real, por lo que cada caso debe decidirse individualmente en función del escenario de aplicación exacto.
Si necesita decidir una especificación de prueba de fugas para un componente o subsistema específico, podemos ayudarle: póngase en contacto con nosotros para obtener ayuda.