Ensayo de Fugas

INTEGRANTES:

EFREN CORZO/ 09-10953

JULIO GALN/ 08-10391

Sartenejas, 10 de Marzo de 2015

UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR

DEPARTAMENTO DE CIENCIA DE LOS MATERIALES

INTEGRIDAD DE MATERIALES III

MT-4623

PROFESORA: EDDA RODRIGUEZ PRATO

ENSAYO DE FUGAS

EN QU CONSISTEN ESTOS ENSAYOS? Y CULES SON SUS OBJETIVOS?

Son pruebas no destructivas usadas en sistemas o componentes presurizados o que trabajan en vaco, para la deteccin y localizacin de fugas.

Sus objetivos son:

1) Deteccin y localizacin de fugas

2) Determinar el flujo o la tasa de escape del fluido desde la fuga o del sistema

3) Monitoreo del flujo de la fuga.

IMPORTANCIA DE ESTOS ENSAYOS

Los ensayos de deteccin de fugas pueden prevenir:

Fugas de materiales que puedan interferir con la operacin de algn sistema.

Fuego, explosiones y contaminacin ambiental, o dao al ser humano.

Prdidas econmicas por el uso de materiales costosos y transferencias de energa indeseadas

Detectar componentes no confiables o aquellos en donde el volumen de fuga exceda los estndares de aceptacin.

TERMINOLOGA BASADA EN LA NORMA ASM-17

Fuga: discontinuidad que traspasa las secciones o paredes de un componente, a travs del cual un fluido puede recluirse o escapar hacia el exterior. Es considerado una falla. Tienen a crecer

con el tiempo y varan con la presin y temperatura.

Flujo o Tasa de Fuga: cantidad de fluido que pasa a travs de la fuga por unidad de tiempo. expresado en unidades de cantidad o masa por unidad de tiempo (cm3/s, atm.cm3/s, Pa.m3/s y

torr.L/s).

Fuga Mnima Detectable: orificio ms pequeo que se puede detectar.

Tasa de Fuga Mnima Detectable: caudal de fluido ms pequeo

que se puede detectar

CAMPOS DE APLICACIN

Recipientes y Componentes Hermticos: Para prevenir la entrada de contaminacin o preservar internamente los fluidos contenidos. Ejemplo: dispositivos electrnicos, circuitos

integrados, tanques, motores y contactos sellados.

Sistemas Hermticos: Para prevenir la prdida de los fluidos contenidos. Ejemplo: sistemas hidrulicos, de refrigeracin, intercambiadores de calor; en la industria petroqumica: vlvulas,

reactores, tuberas y recipientes.

CAMPOS DE APLICACIN

Recipientes y Componentes al Vaco: Para asegurar si existe un deterioro rpido del sistema de vaco con el tiempo. Ejemplo: tubos de rayos catdicos, bombas, artculos empacados en

vaco y juntas de expansin.

Sistemas Generadores de Vaco: Para asegurar que las fugas se han minimizado y mejorar su desempeo.

TIPOS DE ENSAYOS

1. Por Ultrasonido: Mientras ms pequeas sean las fugas, emitirn sonidos con frecuencias

ms altas y que pueden ser encontradas con detectores de fuga ultrasnicos, llamados

transductores, que vienen acompaados con auriculares, un metro y un ajustador de

sensibilidad, que operan en el rango de 35 a 40 kHz.

PARA SISTEMAS PRESURIZADOS O AL VACIO SIN USO DE FLUIDOS TRAZADORES

2. Por Burbujeo: Empleado en instrumentos presurizados, tuberas de proceso y recipientes,

mediante la generacin o liberacin de aire o gas de un contenedor, cuando este se encuentra

sumergido en un lquido.

Ejemplo: Hermeticidad en botellas y latas.


3. Por Tintas Penetrantes: Consiste en rociar tintas penetrantes en las zonas de alta presin

donde se desea detectar fugas. Si existe alguna fuga, la presin diferencial del sistema har

filtrar la tinta hacia el lado de baja presin del espcimen ensayado.


4. Por Cada de Presin: Se puede obtener una indicacin de fuga relativamente exacta al

conocer el volumen y presin del sistema y los cambios de presin respecto al tiempo que

provoca la fuga. Este tipo de prueba se utiliza para determinar si existen flujos de fuga

aceptables, determinar si existen condiciones peligrosas y para detectar componentes y equipo

defectuoso.


5. Por Incremento de Presin o Cada de Vaco: Este mtodo implica la evacuacin de la

pieza a presiones adecuadamente bajas y, despus de la estabilizacin de la presin, midiendo

el aumento en la presin causada por los medios de anlisis de entrar en la pieza.


Existen dos formas de realizar pruebas con fluidos trazadores:

Deteccin Externa del Gas Trazador: el escape ocurre a travs de la fuga desde adentrohacia afuera del componente.

Deteccin Interna del Gas Trazador: que entra desde la fuga hacia adentro delcomponente. En este caso, el sistema a evaluar es ubicado en una habitacin que contiene elgas trazador o esta es rociada sobre su superficie.

PARA SISTEMAS PRESURIZADOS O AL VACIO CON USO DE FLUIDOS TRAZADORES

6. Mtodo de Olfateo (Sniffing Technique): el gas es inyectado directamente al equipo osistema que se encuentra presurizado con la finalidad de que con dicha presin el gas seaexpulsado a travs de la fuga. Esta tcnica utiliza como una sonda sniffer la cual esaplicada haciendo barridos sobre la pieza bajo prueba. Si el componente presenta fugas, lasonda absorbe pequeas muestras de aire y las enva a un detector el cual indica laconcentracin del gas trazador y la magnitud de la fuga.


6. Mtodo de Olfateo (Sniffing Technique): Este mtodo es compacto, seco, econmico eideal para localizar fugas puntuales. Dependiendo del gas trazador utilizado, puede tenerun alto nivel de sensibilidad (hasta 10-6 atm.cm3/s). Sus desventajas:

Es dependiente del operador

Su precisin depende de la velocidad de la sonda y su distancia entre el componente.

Puede representar un peligro para el operador si el componente es altamente presurizado.

Es un mtodo localizado, usado para la deteccin de fugas puntuales y que en algunoscasos pueden estar por debajo de la sensibilidad del equipo.


7. Mtodo de Roco (Spraying Technique): el componente bajo prueba se encuentra envacio y el detector de gas (espectrmetro de masa) se conecta directamente al sistema. Unsistema de bombeo encuentra integrado al detector. Se realizan disparos de pequeascantidades del gas trazador sobre la superficie; si la pieza presenta fugas, el gas ingresar atravs de la misma hacia su interior y viajar hacia el detector el cual har una medicin dela cantidad ingresada.


7. Mtodo de Roco (Spraying Technique): este mtodo es compacto, econmico e idealpara localizar fugas de mayor tamao. No requiere altas presiones y tiene un alto nivel desensibilidad (hasta 10-6 atm.cm3/s). Sus desventajas:

Es dependiente del operador

La localizacin de la fuga pude dificultarse si el gas trazador se acumula y satura el rea de trabajo por falta de ventilacin.

Mltiples fugas pueden confundirse si estn demasiado cerca uno del otro


8. Mtodo de Acumulacin (Accumulation Technique): En este caso, el componente esubicado dentro de una cmara hermticamente sellada y posteriormente presurizada con elgas trazador. Si la pieza presenta fugas, el gas se filtra y se acumula dentro de la cmara,siendo recolectada hacia el detector de gas que est integrada a la misma. La presinparcial del gas incrementa la presin atmosfrica inicial, cuya diferencia es medida por elsensor y por ende la deteccin de la fuga.


8. Mtodo de Acumulacin (Accumulation Technique): Este mtodo solo sirve paradetectar la existencia de fugas ms no su localizacin. Posee una buena sensibilidad (10-3

atm.cm3/s) y permite obtener resultados fiables y repetibles. Es ms eficiente cuando setrabajan con fugas pequeas. No requiere de cmaras de vaco y por lo tanto es un mtodorelativamente econmico. Su principal desventaja:


La imposibilidad de ubicar la fuga, sinembargo, una sonda sniffer puede integrarseal sistema permitiendo al operador encontrarla posicin de la misma.

9. Por Cmaras de Vacio: En primer lugar, se aplica vacio al componente una vez ubicadoen la cmara. Rpidamente, y durante la evacuacin de la cmara, la pieza se presuriza conel gas indicador. Luego de un tiempo de estabilizacin, la bomba de vacio aspira el gastrazador de la cmara hacia el detector con el fin de descubrir cualquier el flujo de gasproveniente de las fugas. De esta manera, se detecta la fuga.


9. Por Cmaras de Vacio: Es el sistema ms complejo de deteccin de fugas pero el queposee mayor nivel de sensibilidad (hasta 10-8 atm.cm3/s). Permite obtener resultadosbastantes precisos y reproducibles. Tiene la posibilidad de automatizar parcial o totalmenteel proceso, integrndolo directamente a la lnea de operacin si es necesario.

Sus desventajas:

Es un mtodo muy costo por la cantidad de equipos que requiere.

Detecta la fuga total del sistema. Para la localizacin de fugas se requiere de otras tcnicas.


1. Helio: est siendo utilizado de manera satisfactoria gracias a sus propiedades fsicas.Posee un peso molecular muy pequeo, lo que le permite fluir fcilmente sobre cualquierfuga. No es txico ni inflamable, y por ser un gas inerte, no reacciona con loscomponentes en contacto. Su concentracin es de apenas 5 ppm en la atmsfera, lo queevita que interfiera o genere seales de ruido en los detectores.

GASES TRAZADORES UTILIZADOS?

Sin embargo, su dispersin en la atmosfera esbastante lenta, por lo tanto, en el caso de fugasgrandes, su concentracin permanecer en elrea por mucho tiempo. Adems es costoso. Eldetector de helio ms adecuado es elespectrmetro de masa, que es un aparatocostoso y delicado que requiere mucho cuidado ymantenimiento.

2. Hidrogeno: Sus propiedades fsicas son ideales para su uso en los ensayos de fugas. Es elelemento con menor peso y viscosidad molecular, por lo que facilita el llenado, vaciado ydisipacin en los componentes. Sus molculas no se adhieren sobre la superficie tanfcilmente como el helio. Su concentracin es de 0,5 ppm en la atmsfera; esambientalmente amigable y renovable. Los detectores gases de H2 usan sensoressemiconductores. Siempre vienen mezclados con otros gases para reducir costos. Ejemplo:nitrgeno (95%/5%).


3. Gases Halgenos (Cl, F, Br, I): Nunca son usados en forma pura, sino mezclados con otroscompuestos como aire o nitrgeno. Son usados con menor frecuencia debido a loscrecientes estndares de seguridad industrial y proteccin al medio ambiente. Se utilizandiodos de halgeno para su deteccin.


4. Radioistopos Trazadores: Se incorporan radioistopos de vida corta dentro de fluidostrazadores, principalmente en agua e hidrocarburos (industria del petrleo), para probarcavidades selladas hermticamente y circuitos cerrados de tubera.


Uno de los istopos ms utilizados que se puede agregar alagua es el Na24. El uso de este radioistopo es seguro porquela concentracin requerida para la deteccin de fugas esmenor que la tolerancia de consumo. Adems, tiene una vidamedia corta (15 h) y se puede conservar en un recipientehasta que su actividad se ha reducido en gran medida comoresultado de la desintegracin radiactiva. Otro radioistopoutilizado es el Kr85, sin embargo representa una mayoramenaza para el operario.

La seleccin del mtodo a utilizar generalmente se basa en:

1. Caractersticas fsicas del sistema a evaluar (diseo, dimensiones, servicio, etc.).

2. Caractersticas fsicas del fluido trazador.

3. La razn por la que se conduce el ensayo (deteccin y localizacin de fugas o medicin y monitoreo de flujos).

4. El costo de la prueba.

SELECCIN DEL ENSAYO MAS APROPIADO

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

ASM Handbook, Volume 17 - Nondestructive Evaluation andQuality Control.

Vacuum Engineering, Leak Testing Methodologies. UnitedKingdom.

V-Tech Cool Innovation, Leak Detection Methods: A ComparativeStudy of Technologies and Techniques, USA.

INDUMA, Bsicos de Prueba de Fuga, Mexico.

GRACIAS POR SU ATENCIN

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