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Comprobadores de fugas por caída de presión

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Comprobadores de fugas por caída de presión

Prueba De Gugas De Caída de presión

 

¿Qué es una prueba de caída de presión / Decaimiento por vacío?

La prueba de caída de presión mide el cambio de presión entre la presión atmosférica y su muestra de prueba presurizada. A diferencia de otros métodos actuales de prueba de fugas, este método de prueba proporciona información cuantitativa, puntos de datos concretos que se pueden registrar y sobre los que se pueden tomar decisiones. Esto elimina la dependencia del operador y permite establecer criterios específicos de aceptación / rechazo, y este método es bastante simple de usar. Es rápido; Se pueden lograr ciclos de 2 a 4 segundos, teniendo en cuenta que el tiempo de prueba depende del volumen. La prueba caída de presión es tan sensible como el tiempo disponible para la prueba. La caída de la presión puede incluir pruebas de vacío, ya que un «vacío» es simplemente una presión por debajo de la atmósfera. Todas las referencias a «caída de presión» de aquí en adelante son igualmente aplicables a las pruebas de «caída de vacío».

Guía de ecuaciones y relaciones

Las siguientes ecuaciones fundamentales son esenciales para medir fugas y trabajar con pruebas de caída de presión.

Donde V es el volumen del medio que sale o entra yt es el período de tiempo durante el cual está midiendo el cambio de volumen. Ésta es la Ley básica del gas, en la que se basan todas las pruebas de fugas de inflado. Las tasas de fuga se expresan en varias unidades de medida que generalmente reflejarán si está midiendo una tasa de fuga relativamente alta (por ejemplo, 10 cc / min) o una tasa de fuga baja (por ejemplo, 1 x 10-3 cc / seg).

Donde Q es el caudal a través del orificio, d es el diámetro del orificio, P1 y P2 son la presión a cada lado del orificio, es la densidad específica del medio, k es una constante dimensional y T es la temperatura del sistema . Para obtener mediciones consistentes de la tasa de fuga, la temperatura debe ser constante y el gas en un estado en el que sea incompresible. Por supuesto, debido a que la materia puede fluir a través de un orificio en cualquier dirección, en general, las tasas de fuga se pueden evaluar utilizando presión o vacío.

Todas las unidades de tasa de fuga están en condiciones atmosféricas estándar (70 F, 14,7 psia)

Donde P es la presión en el sistema de prueba, V es el volumen del sistema interno y t es el tiempo de prueba. Las unidades de medida elegidas determinarán la salida de tasa de fuga adecuada (sccm, sccs, etc.)

Unidades de medida:
Tenga en cuenta que las unidades de medida de tasa de fuga se expresan en tasas de flujo (por ejemplo, sccm, cc / seg) y las unidades de medida de caída de presión se expresan en unidades de presión, como psig e InH2O.

Ciclos de prueba de fugas por caída de presión

El ciclo de prueba de fugas por caída de presión consta de tres fases distintas, sin contar los tiempos de carga y descarga. El siguiente diagrama ilustra la relación entre estas fases.

Cargar y descargar son los tiempos que se necesitan para acoplar y desconectar su pieza o paquete del instrumento de medición de presión y caída de presión. Aunque técnicamente no forman parte del tiempo real del ciclo de prueba, estos períodos deben tenerse en cuenta para proyectar de manera realista el tiempo necesario para probar elementos individuales. Cargar es el período de tiempo en el que la pieza se presuriza a la presión de prueba predeterminada (o ligeramente por encima de esta presión, por lo que se puede tener en cuenta cualquier cambio de estabilidad). Asentar es el período permitido para que el volumen de la pieza o paquete presurizado cambie y se estabilice debido a las tensiones introducidas por la presurización. Esto es particularmente crucial en el caso de materiales flexibles cuyo volumen puede cambiar sustancialmente con la presurización. Si esto es un problema para su producto, querrá revisar la discusión sobre sujeciones de placas de sujeción en una unidad posterior de este curso. El período de asentamiento también da tiempo para que se estabilice el aumento de temperatura adiabático (el calor generado por la compresión de un gas). Prueba es el período de toma de datos en el que se toma la medida de la caída de presión.

En la prueba de fugas por caída de presión ilustrada arriba, el gráfico de la caída de presión (eje Y) a lo largo del tiempo (eje x) se llama curva de decaimiento . TME utiliza la curva de caída en su pantalla gráfica «Test Plot» y en su tecnología «Memory Reference Curve», en la que se determina la curva de caída para una parte de prueba aceptable y el instrumento de prueba toma las decisiones de rechazo comparando la curva de caída de prueba. a la «curva de referencia de memoria» aceptable para la parte de prueba.

Prueba de flujo másico para fugas y obstrucciones

Las pruebas de flujo másico utilizan propiedades intrínsecas del aire para medir directamente la cantidad de aire que escapa de un sistema cerrado. Si bien la prueba de caída de presión es a menudo el método de elección para la prueba de fugas, la prueba de flujo másico tiene varias ventajas, incluida la velocidad de la prueba (1-2 segundos, en lugar del mayor tiempo requerido para el ciclo de caída de presión descrito anteriormente). Además, la prueba de flujo másico no depende de la temperatura o la densidad del aire, lo que puede ser una dificultad para la prueba de caída de presión.

La prueba de flujo másico es una mejor opción para identificar obstrucciones en una pieza de prueba abierta. A diferencia de las pruebas de flujo másico para detectar fugas, las pruebas de flujo másico para detectar obstrucciones utilizan un modelo de flujo continuo para calcular el bloqueo en un dispositivo de extremo abierto, como un catéter médico o un tubo de refrigeración. Cualquier obstrucción en la pieza restringirá el flujo de aire a través del dispositivo, lo que provocará que la pieza falle en la prueba. Los probadores de fugas y flujo TME se pueden programar para realizar tanto una prueba de fugas por caída de presión como una prueba de flujo consecutivamente en una pieza de prueba, confirmando que la pieza no tiene fugas ni obstrucciones.

Otros tipos de pruebas de oclusión incluyen la medición de la contrapresión o la caída de presión.

Procedimientos estadísticos sobre los resultados de la prueba de caída de presión

La prueba de caída de presión proporciona resultados de prueba que son datos estadísticos variables y cuantificables. La cuantificación de la información permite utilizar los datos obtenidos en las pruebas de varias formas, entre ellas:

  1. Documentación de que su producto cumple con las especificaciones requeridas para fugas;
  2. Validación de su protocolo de prueba, particularmente importante en la industria de fabricación / envasado de dispositivos médicos;
  3. Control de procesos.

Los gráficos de control se utilizan comúnmente para ayudar en el control del proceso de fabricación. El objetivo de las gráficas de control es monitorear el proceso en tiempo real para que si algo sale mal, se pueda anotar y corregir con el mínimo de pérdida de producto. Con respecto a un producto fabricado en el que está realizando una prueba de fugas por caída de presión, por ejemplo, el concepto detrás de las tablas de control es el siguiente:

  1. Un proceso de fabricación «bajo control» dará como resultado valores de caída de presión al final de la prueba que caen consistentemente en un rango predecible alrededor del promedio. Además, el valor medio no cambiará apreciablemente con el tiempo cuando el proceso esté «bajo control».
  2. Un único valor de caída de presión al final de la prueba se denomina «x». El promedio de los valores durante un período de tiempo se denomina media o «barra X». El rango de valores de la prueba t es la diferencia entre los valores máximo y mínimo.
  3. Debido a que los procesos siempre varían levemente debido a variaciones de fabricación y materiales, los valores de prueba de productos «buenos» subirán y bajarán dentro de un rango alrededor del valor medio. Ese rango se puede predecir estadísticamente utilizando el valor de prueba medio más y menos tres desviaciones estándar (una medida de la variación inherente al proceso). El rango «aceptable» es el conjunto de valores de final de prueba de caída de presión que se encuentran entre los límites de control superior e inferior. Estos límites de control se calculan automáticamente en el instrumento de prueba TME a partir de los resultados de la prueba anterior en el registro de datos.
  4. Los puntos de datos en el gráfico de control constan de subgrupos de resultados de pruebas. Estos subgrupos pueden ser tan pequeños como dos pruebas o hasta 20 pruebas. Los subgrupos se utilizan para minimizar el efecto de un error de prueba o una sola pieza defectuosa.

Los gráficos de control para la media (barra X) pueden ayudar al fabricante de varias maneras:

  1. Si, por ejemplo, un problema de temperatura en el equipo de fabricación está causando cierres más débiles de lo habitual, la tendencia a la baja en los valores de prueba de caída de presión será obvia en el gráfico de control incluso antes de que el producto alcance el punto de fallas. Esto le da al operador de la máquina la oportunidad de corregir el problema de temperatura con poca o ninguna pérdida de producto.
  2. Varios puntos de datos fuera de los límites de control pueden dar al operador de la máquina una indicación de que se está desarrollando una inestabilidad en el proceso que debe investigarse antes de que se produzca una gran cantidad de producto defectuoso.

Los gráficos de control para el rango (la diferencia entre el valor de ráfaga máximo y el valor de ráfaga mínimo dentro de un subgrupo) también tienen un lugar para identificar cuándo el proceso de fabricación se está volviendo errático e inconsistente.

Calibración frente a mediciones de caída en probadores de fugas por caída de presión

Se ha planteado la cuestión de la relación entre «calibración» (precisión del comprobador de fugas por caída de presión) y «resolución» (capacidad del comprobador para detectar una diferencia de presión – «caída» – que se produce durante la prueba de fugas. Específicamente, existe confusión con respecto a cómo la «resolución» del sistema de prueba de fugas puede ser de 0,0001 psi, aunque la precisión de la «calibración» (precisión) del instrumento puede ser significativamente mayor, como +/- 0,075 psi. La respuesta a la pregunta radica en la definición de estos dos parámetros de los probadores de fugas por caída de presión y la comprensión de lo que sucede durante una prueba de fugas por caída de presión.

La determinación de fugas en un dispositivo usando el método de «caída de presión» implica presurizar el dispositivo a una presión predeterminada, bloquear la fuente de suministro de presión y detectar un cambio de presión («caída») durante un tiempo de prueba predeterminado. Instrumentos modernos de medición de caída de presión como TM Electronics Solución El probador de fugas es capaz de detectar cambios de presión tan pequeños como 0,0001 psi. Esta capacidad de detectar cambios de presión durante el tiempo de prueba se define como la «resolución» . Esto es no relacionado con la presión inicial de la prueba (excepto en la circunstancia especial en la que se utiliza la tasa de fuga especificada como criterio de prueba).

Calibración , por otro lado, se refiere a la precisión de la reproducción del probador de fugas de la presión de prueba deseada para la prueba de fugas. Por ejemplo, si está realizando una prueba de fugas por caída de presión usando 50 psi como presión de prueba, la calibración precisa asegura que su instrumento de prueba reproducirá consistentemente esa presión de prueba, en un conjunto específico de unidades de medida, en un conjunto estándar de condiciones, cada vez que realiza una prueba, dentro de un rango de variación definido por la precisión del instrumento. Los instrumentos de prueba de fugas de TM Electronics se calibran con referencia a un medidor «estándar» conocido, controlado por un organismo de estándares como el Instituto Nacional de Tecnología de Estándares (NIST).

Para resumir, el resolución del sistema de prueba de fugas se define por la diferencia de presión más pequeña (caída) que el instrumento puede detectar constantemente durante un tiempo de prueba predeterminado, independientemente de la presión inicial de la prueba de fugas. El calibración del instrumento se define como la precisión de la presión de prueba aplicada al comienzo de la prueba de fugas. A todos los efectos prácticos, estos dos elementos no están relacionados, sino que son características totalmente independientes del instrumento de prueba de fugas.

APÉNDICE A: Estudio de aplicaciones para los probadores de fugas por descomposición en vacío / presión TME

Industria de componentes automotrices:
Este sistema de prueba de fugas con solución TME está diseñado para realizar dos pruebas de fugas por caída de presión en secuencia a dos presiones diferentes en una carcasa de conector electrónico. El sistema se compone de un probador de fugas de solución TME de un puerto y un dispositivo de prueba personalizado con sus líneas de aire y sensores asociadas. Cuando un elemento de prueba se coloca correctamente en el dispositivo de prueba, el sistema realizará automáticamente una prueba de fugas de la cavidad del conector con la parte inferior de la membrana de ventilación inferior sellada y cerrada, y luego una segunda prueba de caída de presión inferior se VINCULA a la prueba original. La prueba de presión más baja probará la pieza con la membrana de ventilación abierta a la atmósfera.

Industria de dispositivos médicos: prueba de catéteres multilumen
Este sistema consta de un dispositivo de sellado radial accionado neumáticamente que consta de tres abrazaderas de sellado neumáticas. Las abrazaderas de sellado están destinadas a cerrarse alrededor del diámetro exterior del catéter y sellar cualquier vía de fuga desde la punta distal del catéter y los puertos laterales proximales durante la fuga por caída de presión. Las abrazaderas de sellado pueden tener sus posiciones individuales ajustadas a lo largo del catéter para sellar los puertos laterales. Las abrazaderas de sello individuales, etiquetadas Sello 1, Sello 2 y Sello 3, se pueden accionar individualmente en cualquier orden utilizando el menú «Puertos y sellos». El accesorio de sellado radial está personalizado para adaptarse a varias longitudes de catéter.

 

Industria de productos industriales: Prueba de fugas de vacío para juntas de accesorios de tubería
Esta aplicación implica realizar una prueba de fugas por deterioro del vacío en un accesorio de tubería muy grande abierto en ambos extremos. El probador de fugas MDT-50-VAC y el conjunto de prueba comprenden un sistema de sobremesa. La pieza de prueba se coloca en la mesa de trabajo y la parte superior del accesorio se sella con un tapón de plástico. Luego se crea un vacío dentro del accesorio, lo que mejora efectivamente el sello en el extremo abierto de la pieza de prueba, y se realiza una prueba de caída del vacío para evaluar las uniones del accesorio de tubería.

 

Industria de alimentos:
El cliente produce bandejas termoformadas que contendrán productos alimenticios. Era necesario confirmar la calidad del paquete después del termoformado y detectar grietas, agujeros o defectos en la bandeja antes del llenado. La bandeja vacía encaja sobre un rectángulo elevado en la base del accesorio y los bordes se sellan al accesorio por medio de abrazaderas manuales. Luego se realiza una prueba de fuga directa introduciendo presión a través del rectángulo elevado en el espacio de aire dentro de la bandeja. El objetivo del rectángulo elevado sobre el que se coloca la bandeja es minimizar el espacio de aire a presurizar, aumentando así la sensibilidad y acortando el tiempo de la prueba. Este accesorio se puede personalizar para que sea aplicable a cualquier forma de paquete o producto rígido no poroso que se pueda sellar a la superficie plana del accesorio.

APÉNDICE B: Ayuda técnica – Relación entre altitud y presión