Para qu sirve un banco de helioEl cometido de un banco de helio es ladeteccin de fugas que pudiera haber enlos latiguillos que fabricamos. Estas fugaspodran hacer que el aire acondicionadodel coche en que van montados perdierasu eficacia en unos pocos meses desde sumontaje.

Aunque no sean fcilmente visibles,estos pequeos orificios permiten algas refrigerante su salida al exterior, demanera que todo el circuito acabara fun-cionando slo con aire, gas que carece delas propiedades necesarias para que el sis-tema enfre el habitculo del vehculo talcomo est concebido.

Puesto que no es posible fabricar lati-guillos que sean absolutamente estancos,es decir, fuga cero, nuestros clientes nosdicen cul es la mxima fuga admisibleen un latiguillo. Para valores superiorestenemos que rechazarlos. Los valoresinferiores o inapreciables significanque el latiguillo cumplir su funcinsegn lo previsto.

Qu se haca antesLa situacin inicial, all por la dcada delos 80, presentaba la fabricacin de lati-guillos de manguera y tubo de acero. Enaquel momento, el sector de automocin

todava no exiga los niveles de coste, cali-dad, peso del vehculo, etc. que hoy estnen curso. La prueba del latiguillo se rea-lizaba sumergindolo en agua y some-tindolo a una presin de aire. Una vezpresurizado, se observaba la formacinde burbujas, flagrantes delatoras de laexistencia de una fuga, tal y como tra-dicionalmente se han detectado lospinchazos en los neumticos.

Este sistema goza de una gran canti-dad de ventajas dada su sencillez con-ceptual, de diseo, fabricacin, mante-nimiento y uso. La robustez de la quehace gala sita estas mquinas entre losmejores amigos de los departamentos deproduccin y mantenimiento.

En lo referente al proceso, someterrpidamente las piezas a este rango depresin, efecta tambin una severaprueba mecnica de las mismas, evitandoalgunas roturas del circuito una vez enmanos del cliente final. Se pueden citarejemplos de fallos detectados gracias a lapresin comunicada en engrapados demanguera, componentes, soldadurasdefectuosas, etc.

Como desventajas, podemos citar logrosero de la fuga, la humidificacininevitable de las piezas y la dificultadde localizacin de las fugas por la pr-

dida de atencin del operador debido ala monotona de la observacin.

Debido a la escasa resolucin delmtodo, era necesario comunicar a loslatiguillos una elevada presin, con losriesgos que ello entraa, que adems exi-ga la instalacin de un compresor juntoal banco o su conexin a una bombona obatera de bombonas para la alimenta-cin de aire. En nuestro caso, puesto quetenamos en servicio varios bancos, sedispuso una red especfica alimentada porvarios compresores.

En este momento, comunicando unapresin de 50 bar a los latiguillos, ra-mos capaces de detectar fugas del ordendel centenar de gramos anuales de fugade gas refrigerante (R 12, y posterior-mente R 134 a), en el circuito del vehculo,es decir, 10-3 mbar.l/s de helio. Unafuga de este rango deja fuera de servicioel aire acondicionado del vehculo, sinlugar a dudas, unos pocos meses despusde su carga.

Por qu se nos ocurre cambiarEs en el ao 1996 cuando nuestro prin-cipal cliente, Seat, nos sugiere la adop-cin del mtodo de deteccin de fugascon gas helio.

El motivo fundamental para requerir

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La espectrometra de helio permite realizar la prueba de estanqueidad de latiguillos al aire acondicionado deautomviles

Prueba de estanqueidad de latiguillos con helio

Jos Miguel Muoz Ormad

Prueba de estanqueidad de latiguillos con helio

X

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este cambio estriba en los problemas dellenado del circuito de aire acondicio-nado con R 134 a. Inmediatamente des-pus de la prueba de estanqueidad reali-zada en nuestras instalaciones, seproceda al taponado de las piezas paraevitar que cuerpos extraos contamina-ran su interior. Este taponamiento evi-taba cualquier evaporacin del agua quehubiese podido alcanzar accidentalmenteel interior de los latiguillos, de maneraque, al proceder a su montaje en la lneade nuestro cliente, esas piezas habanmantenido la humedad.

Una vez montados los latiguillos en elvehculo, se procede a su vaciado comopaso previo a la carga del gas refrigerante.ste es el momento crtico puesto que,debido a la humedad de los latiguillos, elvaciado del circuito se prolonga con-siderablemente en el tiempo, lo queprovoca un retraso o un defecto en elproceso que la carga acusar. Ineludi-blemente, nos encontraremos con un aireacondicionado que no funciona.

Para evitar este problema podamosrecurrir a la tecnologa de la deteccinde fugas por helio entre otros sistemascomo, por ejemplo, lquidos penetran-tes, cada de presin, ultrasonidos o hus-meacin de halgenos, de cuya compa-racin ilustra la figura 1.

Para decidirnos por el helio no fueSeat nuestro nico argumento. Y esque la que utiliza helio es la tecnologaque ms pequeas fugas es capaz dedetectar, a la par de ser, ya entonces, unapreferencia en el sector de automocin.Sin embargo, hay que decir que prcti-camente no tena todava aplicacin.

Los lquidos penetrantes y los ultra-sonidos son difcilmente susceptibles deuso en nuestra aplicacin, as que que-daron descartados por s mismos.

De recurrir a la prueba por cada de

presin, hallaramos solamente, en elmejor de los casos, fugas cien vecesmayores que las detectadas con el viejomtodo burbuja, so pena de incurrir eninversiones verdaderamente elevadas.

La husmeacin de halgenos, dejandoa un lado que abarca un intervalo demedida ms contenido que la husmea-cin de helio, no presenta grandes dife-rencias con ste.

La deteccin de fugas con helio repre-senta ciertas ventajas, como soslayar la ne-cesidad de secar los latiguillos tras laprueba en el banco de agua, lo que reducelas operaciones sin valor aadido; sim-plificar el proceso y reducir las laboresde mantenimiento, lo que reduce el coste;realizar una prueba ms exhaustiva queevita el suministro de piezas defectuosas,lo que aumenta la satisfaccin del cliente.Por qu, entonces, no elegir el helio?

En el ao 1998 qued eliminada laprueba bajo agua. En su lugar, haba cua-tro bancos de husmeacin manual. A lolargo del ao 2000, se comenz laimplantacin de los bancos de deteccinintegral de fugas, a iniciativa de nuestro

cliente Volkswagen. Introdujimos en elprimer trimestre de 2001 la prueba dehusmeacin automtica, con sendos ban-cos de 10 y de 40 bar de presin deprueba. Los resultados de la implanta-cin pueden observarse en figura 2.

Qu es el helioEl helio es un gas noble, es decir, no secombina con ninguna sustancia. Esto leconfiere un carcter muy seguro a la horade su utilizacin, puesto que no produ-cir nunca ninguna reaccin.

Su tamao molecular es pequesimopor lo que en el campo de la deteccinde fugas se hace extraordinariamenteimportante ya que puede atravesar orifi-cios que ninguna otra sustancia, a excep-cin del hidrgeno, podra atravesar.Es decir, si a travs de una pared inten-tamos hacer pasar helio y no lo conse-guimos, podemos asegurar que esa paredes completamente estanca a cualquiersustancia, a excepcin, claro est, delhidrgeno. La pregunta ahora no puedehacerse esperar ms: por qu, si es mspequeo, no utilizamos hidrgeno? Elcarcter tremendamente explosivo delhidrgeno es la razn. Recordemos quelos dirigibles, que utilizaban hidr-geno, quedaron en desuso por la dram-tica explosin del Hindenburg. Hoyda existen algunos modelos con diver-sos fines que se sustentan con helio.

Su velocidad molecular media a tem-peratura ambiente es muy elevada, unos1.240 m/s. De modo que cuando atravieseuna fuga se conducir con gran velocidadhacia el detector correspondiente, que ten-dr, logicamente, una rpida respuesta.

Su concentracin en la atmsfera es muybaja, slo 5 ppm, por lo que cuando encon-tremos una lectura, con total seguridad aefectos industriales, podremos aseverar quela concentracin medida es ajena a la

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DETECTORINTEGRALDE HELIO

HUS

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2

4

6

8

10

14

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s)

10-10

10-12

10-8

10-6

10-4

10-2

1

Figura 1. Mnima fuga detectable segn mtodo.

146

87

51

2918

11

0

20

40

60

80

100

120

140

160

AO 96 A0 97 AO 98 AO 99 AO 00 AO 01

* 1996, slo el ultimo trimestre* 2001, slo el primer trimestre

Figura 2. Reclamaciones de cliente por fugas (PPM).

ambiental. Lgicamente, esto excluye casosde contaminacin por diferentes causas, enlos que habr que tener en cuenta el efectode dicha concentracin anmala.

Es relativamente barato, dado que eltipo que usamos es un residuo de la obten-cin de otros tipos, destinados a aplicacio-nes que requieren concentraciones ms ele-vadas. Para la que nos ocupa es ms quesuficiente el comercialmente denominadoHelioglobo, de concentracin superior al99%, pudindose obtener, no obstante,resultados equivalentes con concentracio-nes inferiores. Podramos utilizar, por ejem-plo, una mezcla en la que la concentracinfuese, incluso, inferior al 80%, posibilidadque obviamos como ya justificaremos en elapartado Qu se hace con el helio al aca-bar la prueba.

No es txico ni peligroso, tal y comoreza la correspondiente ficha de seguri-dad, salvo por desplazamiento del aire, encuyo caso causa asfixia. No hay que per-mitir que cunda el pnico por esta salve-dad puesto que se requerira no respi-rar nada ms que helio de elevadaconcentracin durante algunos minutospara provocar la asfixia, cosa que nopuede pasar salvo que se cuente con losmedios adecuados y se provoque volun-tariamente. En otros trminos, esto es lomismo que no respirar. Por cuantificar

la posibilidad de asfixia de quien se halleen la fbrica en el transcurso de una granfuga de helio, diremos que si nuestras ins-talaciones fuesen completamente estan-cas (estn llenas de chimeneas, venta-nas y puertas que no cierran en semejantegrado), dada una superficie aproximadade 10.000 m2 y una altura media de 7 m,obtenemos un volumen de 70.000 m3.Cada bombona que nuestro proveedornos suministra alberga en su interior elequivalente a 9 m3, por lo que precisa-ramos ms de 7.700 de ellas. Si tenemosen cuenta que nuestras existencias se limi-tan a unos 30 envases, el riesgo de asfi-xia queda lejos de toda posibilidad.

Por otra parte, existe una creenciapopular que denuncia que quien respirehelio torna su timbre a voz de pito. Estaposibilidad debe ser matizada en nombredel carcter noble de este gas. Y es que,solamente inhalando helio hasta llenar lospulmones conseguiramos que, al articu-lar un sonido, nuestra voz imitase a la delos famosos Pitufos del padre Abraham.La razn es que el medio en el que vibranlas cuerdas vocales es ahora helio, cuyascaractersticas fsicas permiten una vibra-cin de frecuencia mucho ms elevada queen el caso del aire. El efecto es tan graciosocomo efmero, pues finaliza al exhalar todoel helio que hubo en los pulmones.

Cmo es un banco de helioEl banco de helio est compuesto por unequipo de vaco, un espectrmetro demasas, un sistema de utillajes, un circuitode pruebas y un sistema de control de lasmaniobras.

Equipo de vacoEl equipo de vaco est formado por unaserie bombas de diferentes capacidadesde bombeo y niveles de vaco, en funcinde su cometido.

Bomba para latiguillos

Se trata de una bomba (figura 5) depequeo caudal (12 m3/h) y bajo nivel devaco (150 mbar). Lo que se pretende consu uso es succionar el aire que pueda encon-trarse dentro de la pieza que va a ser some-tida a prueba con una doble finalidad. Poruna lado, se buscan fugas de gran tamaoque no permitiran alcanzar el vaco de-seado caso de existir. Por otra parte, al eli-minar aire, el helio que entre posterior-mente en el latiguillo ver reducida suconcentracin en menor cuanta. Estepunto ser ampliado posteriormente.

Bomba para cmaras de husmeacin

Esta bomba es de caractersticas simila-res a la anterior. Su cometido es forzar lacirculacin del gas que circunda la zonacrtica de la pieza examinada hacia elespectrmetro de masas.

Bomba rotativa para cmara integral

Esta dispone de 630 m3/h de caudal y vacomedio, pues alcanza los 0,5 mbar. Su fun-cin es preparar la cmara de prueba inte-gral para alcanzar en ella alto vaco.

Grupo de bombas Roots para cmara integral

Son dos bombas (figura 6) dispuestasen serie, de 1.000 m3/h de caudal y capa-ces de rozar el alto vaco. En nuestra apli-cacin, trabajan contra la cmara de

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En este artculo se aborda la evolucin de la prueba de estanqueidad de latiguillosdestinados al aire acondicionado de automviles, de carcter similar a otras aplica-ciones industriales o domsticas, presentando las distintas posibilidades que brindael estado del arte, justificando la eleccin de la espectrometra de helio y describiendoalgunos sistemas de aplicacin. Finalmente, se sealan los hitos bsicos de un sis-tema de recuperacin de helio. Todos los puntos se adornan con la experiencia de laimplantacin de los sistemas mencionados en la planta de Eaton-Aeroquip Ibricaen Alcal de Henares.

RESUMEN

Figura 4. Banco husmeador.Figura 3. Banco integral.

prueba integral tras la bomba rotativa.Se conectan a ella cuando se logran los6 mbar hasta alcanzar 20.10-3 mbar.

Espectrmetro de masasEs un aparato completamente autnomo(figuras 7 y 8), capaz de detectar el gas parael que est dedicado, helio en nuestro caso.Para poder ser autnomo, incorpora unaserie de elementos auxiliares tales comobomba de alto vaco, bomba de apoyo, vl-vulas, vacuostatos y electrnica de control.Todo el sistema se encarga de recoger unamuestra de gas que, tras sufrir un trata-miento de adecuacin de su rgimen deflujo y segregacin de molculas, condu-cir todas las de helio contenidas en lamuestra hasta un dispositivo detector deiones, que es el responsable de medircunto helio hay en la muestra tomada.

Todo el conjunto es capaz de detectarcualquier gas si se sintoniza para ello. Ennuestra aplicacin, lo ms razonable es ele-gir un aparato optimizado para la detec-cin exclusivamente de helio, posibilitandoas medir rangos de fuga verdaderamentepequeos, hasta el punto de ser el mtodoms sensible que se conoce. Baste comodetalle indicar que podra medir valores delorden de 10-12 mbar.l/s, es decir, mil millo-nes de veces ms pequeos de lo que po-damos medir con el mtodo de burbuja.

Existen dos modos de trabajo para elespectrmetro que se diferencian en latoma de la muestra de gas.

Modo husmeacin

La muestra de gas es tomada mediante unapistola sorbedora que la canalizar hasta elanalizador o bien a travs de una cmaraque determina un volumen de control. Estamuestra responde a una fraccin del aireque hay en la zona, de mayor proporcinen el caso de incorporar cmara. Por ello,se puede concluir que es un valor estads-

tico, no obstante, se puede asegurar que susensibilidad es muy superior a la que nor-malmente se lograra con el mtodo de bur-buja, logrando valores hasta 10-9 mbar.l/s.

Modo vaco

La muestra de gas se toma en este caso con-duciendo la muestra al espectrmetro desdeuna cmara donde se sitan los latiguillos.Esta cmara se encuentra en alto vaco(0,020 mbar aproximadamente), por lo queel espectrmetro absorber en la prcticala totalidad de molculas que en la cmarase encuentren, lo que supone la principaldiferencia respecto el modo de husmeacin.Caso de haber una fuga, el gas que escapadel latiguillo se conduce al espectrmetrode masas de manera que, de haber una solamolcula de helio en la cmara, es cuestinde tiempo, el espectrmetro la encontrara.Esta operativa aumenta la capacidad dedeteccin hasta valores de 10-12 mbar.l/s.

No hay duda que este derroche demedios responde a una tecnologa pro-pia de laboratorio y pretendemos apli-carla en la ruda produccin de cada da.Conscientes de ello, los fabricantes deestos aparatos dotan a los mismos deseguridades que los hacen mucho msrobustos de lo que a primera vista seraimaginable, protegiendo cada uno de loselementos de manera que resulta difcilprovocar averas por descuido. Por nues-tra parte, un riguroso mantenimientopreventivo termina por evitar que surjanproblemas que no sean debidos a acci-dentes ocasionales o actos de vandalismo.

Como es de esperar, es ste el sistemams oneroso de los que incorpora elbanco, tanto en el momento de la adqui-sicin como a la hora su mantenimiento.

Sistema de utillajesDependiendo de qu tipo de prueba vaya-mos a efectuar, dispondremos de uno u otro

tipo de utillaje que comparten como carac-tersticas comunes la sencillez de su con-cepto y la elevada calidad de su acabado.Tienen una importancia muy alta, a pesarde repercutir el menor coste de todo el sis-tema, ya que determinan una gran partedel tiempo de prueba. Por otro lado, esimprescindible que garanticen de todopunto una conexin estanca que, de otramanera inducira a detectar fugas en pie-zas donde no las hay o, incluso, a provocaruna contaminacin del ambiente que impi-diera realizar la prueba.

Utillaje para husmeacin manual

Se trata de un bastidor (figura 9) de perfilde aluminio con las correspondientes camasdonde se dispone el latiguillo de maneraque respete su geometra, evitando incu-rrir en su deformacin. Se busca siemprela sencillez en su diseo para procurar elrpido posicionamiento de las piezas y con-

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Figura 6. Grupo de bomba Roots.

Figura 7. Espectrmetro.

Figura 5. Bomba para latiguillos.

tener su coste. En los extremos de la piezahay sendos cilindros neumticos que seocuparn de efectuar la conexin al circuitode prueba. En unos casos se recurre aconectar haciendo junta con discos dematerial plstico que se presionan contrala conexin del latiguillo logrando la estan-queidad sin daar la pieza. El circuito que-dar conectado por un orificio que se prac-tica a travs del propio disco. En otrasocasiones, el cilindro conecta con el lati-guillo a travs de una pieza de acero inoxi-dable con idntica geometra a la que luegoconectar en el coche, como la vlvula deexpansin, el compresor, etc. De este modoobtenemos el diseo del propio cliente yqueda garantizada la estanqueidad de laconexin. Los mencionados cilindrosincorporan en los adaptadores otro tuboflexible que se conectar al banco paracerrar el circuito.

Utillaje para husmeacin automtica

En esencia es igual que el anterior (figura10). Aade cmaras para aislar un volumende control en torno a cada zona crtica ainspeccionar, es decir, vlvulas, bridas,

engrapados, etc. Estas cmaras se cierranautomticamente a la seal del operador.Realizan un aislamiento no estanco de lazona y la conectan al banco mediante untubo flexible que conducir el gas hacia elespectrmetro gracias a la bomba de apoyoque fuerza la circulacin. Incorpora ya unacantidad discreta de piezas mecanizadaspor lo que su precio multiplica al anterior,al menos por seis. Es por eso que lo usa-mos en lneas con diseos fijos y con esca-sas referencias.

Utillaje para cmara integral

Este tipo no incluye bastidor sino que seencuentra libre o anclado a las barras dis-puestas en el interior de la cmara de vacodel banco. Conecta el latiguillo al bancomediante enchufes rpidos de alta calidad.Cuenta, igualmente, con una reproduccinde la pieza a la que conecta en el vehculocuya conexin se efecta manualmente. Sehan evitado los cilindros neumticos por-que las fugas que estos pueden tener afec-tan notablemente al vaco de la cmara ypara reducir al mximo los objetos en elinterior de la cmara, siempre susceptibles

de recoger suciedad y, en especial, aceiteque pueda luego provocar problemas deadsorcin. Aunque de gran calidad de eje-cucin, la sencillez de su diseo contieneel precio en gran medida y, ya que no con-templa la geometra del latiguillo, su usose hace posible para cualquier familia quecomparta conexiones. De ah su indicacinpara lneas con numerosas geometras odiseos inestables.

Circuito de pruebasEl circuito de pruebas (figura 12) es unconjunto de canalizaciones, vlvulas,conexiones, presostatos, vacuostatos yfiltros que se encargan de comunicar lostubos con los diferentes gases que entranen juego.

Por un extremo del circuito se comu-nican presin de helio, vaco, presin deaire (en caso de prueba integral o enmodo vaco) y el retorno de helio

Por el extremo opuesto se conectanlas vlvulas oportunas para ventilar el cir-cuito y medir presin y vaco en los lati-guillos. De esa manera, al ubicar los ins-trumentos de medida en el extremo

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Figura 9. Utillaje para husmeacin manual.

Figura 10. Utillaje para husmeacin automtica. Figura 11. Cmara.

Figura 8. Espectrmetro.

opuesto al que recibe presin y vaco,podemos comprobar tambin que el lati-guillo no est obturado.

Una vez ms, la ausencia de fugas es devital importancia para el xito de la prueba.En este caso, el mayor peligro es la conta-minacin del ambiente que pudiera pro-ducirse. Los componentes son de la mximacalidad y meticulosamente montados.

El circuito incorpora dos filtros paraaislar la suciedad que pudiesen llevar loslatiguillos e impedir as que llegue a lasdiferentes partes del circuito.

Todas las vlvulas que incorporanestos circuitos son de una elaboracinmuy cuidada, hechas de acero inoxidabley comprobadas en fbrica, con el corres-pondiente certificado de estanqueidad.

En el modo de prueba de husmeacinautomtica, se aade un segundo circuitoque es el responsable de conducir lamuestra de aire desde cada una de lascmaras del utillaje hasta una caja de vl-vulas que dar paso individualmente acada cmara hacia el espectrmetro.

Para la deteccin con cmara integralexiste un nico conducto entre la cmaray el espectrmetro cuya comunicacines efectuada por una vlvula que se abrey cierra oportunamente.

Control de maniobrasTodos los elementos que incorpora el bancode helio han de ser controlados para reali-zar el ciclo de pruebas de manera eficaz.Para desarrollar esta tarea contamos conun autmata programable que gestionatodas las seales de orden y recibe todas lasseales de monitorizacin, a partir de lascuales da paso a las siguientes etapas delproceso hasta el fin del mismo.

Cmo funciona un banco de helioLa idea del funcionamiento bsico del

banco de helio reside en el paso de helioa travs de los orificios que pudiesen exis-tir en la pieza y su posterior deteccin.Resulta esencial determinar el valor demedida a partir del cual el espectrmetrodar la seal de pieza defectuosa. Esteclculo se determina a partir del valormximo de fuga admitido por el cliente,caractersticas qumicas del gas refrigerantey del gas de prueba, la presin de trabajodel latiguillo y la presin de prueba. Recu-rriendo a una ley tan universal como lade Gay Lussac obtenemos el valor de tara.

Actualmente, contamos con varios tiposde banco. La principal divisin que puedehacerse es la que tiene en cuenta el modode trabajo del espectrmetro, ya quedetermina en grado muy importante lascaractersticas constructivas de la mquina.

Banco de pruebas por husmeacinManual

ste fue el primer tipo de banco en intro-ducirse. Resulta ser la mquina ms baratade todos los tipos que tenemos dada lagran sencillez de su construccin por elrango de presin que utiliza. Igual casoatienden los utillajes. Mediante la cone-xin de la pieza al utillaje, el sistema decontrol acta sobre los cilindros neum-ticos a la seal del operador y comienza eltrabajo de la mquina tal y como quedadescrito en la figura 13. En primer lugar,se comunica la bomba de vaco al lati-guillo para proceder a su vaciado, hastaunos 150 mbar. A la seal del vacuos-tato, si no se ha superado el tiempo de ope-racin, lo que sera muestra de que el lati-guillo est obturado, se abre la vlvulacorrespondiente y comunica al latiguillouna presin de 10 bar de helio. El presos-tato situado en el extremo opuesto del cir-cuito leer dicha presin. De transcurrirel tiempo programado sin que el presos-

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VLVULADE

CORTE

VACUOSTATO

VLVULADE

AIREACIN

FILTRO

PRESOSTATO

VLVULAS

ESPECTRMETRO

FILTROHe

V

A

Re

HELIO PRESINVACO

AIRE

ESCAPE HELIO

Figura 12. Esquema de circuito de prueba.

CONEXIN

DESCONEXIN

BARRIDO HELIO DETUBOS

VACO A TUBOS(~150 mbar)

EXPULSIN HELIOA RED

EXAMEN DE LA PIEZACON HUSMEADOR

MANUAL OAUTOMTICO

(FUGAS PEQUEAS)

PRESURIZACIN CONHELIO (10 40 bar)

(FUGAS PEQUEAS)

VACO A TUBOS(~150 mbar)

(FUGAS GRUESAS)

Figura 13. Ciclo de trabajo en husmeacin.

tato detecte la presin de prueba, el bancolanzar el mensaje delator del problema,encontrndonos ante una obturacin nodetectada anteriormente (quiz se hayaprovocado a posteriori por el movimientode algn cuerpo extrao), o ante un pro-blema de suministro de helio. Si la presu-rizacin ha sido satisfactoria, la mquinada el aviso al operario para que procedaa la husmeacin de las zonas crticas, vigi-lando en el transcurso de la operacin quela presin de helio no descienda del valorde prueba, momento en el que emitirauna seal de alarma. Utilizando el hus-meador del espectrmetro de masas, eloperario comprueba la estanqueidad de lapieza. Cuando el espectrmetro detectauna fuga, emite una seal acstica sufi-cientemente molesta como para no pasardesapercibida. El operario marcara lapieza con color rojo para su rechazo. Encaso de no haber fuga, la marca se realizacon un rotulador de color verde cuyosoporte, conectado al control de lamquina, sumar otra pieza vlida al con-tador de piezas aceptadas. Al extraer cual-quiera de los rotuladores de marcado desu alojamiento, el sistema de control con-tina con el proceso: se abre la vlvula quelibera el helio a la canalizacin corres-pondiente; a continuacin se conecta labomba de vaco y, tras unos segundos seabre la vlvula de aireacin situada en elextremo opuesto del circuito, quedandoforzada una circulacin de aire que pro-vocar el barrido del circuito, evitando asque al desconectar la pieza de l, cualquiercantidad de helio quede en la zona delbanco contaminando el ambiente. La aper-tura de los cilindros de conexin brinda aloperario la posibilidad de retirar la piezaexaminada y colocar un nuevo latiguillo.

Automtica

Esta mquina resulta algo ms cara quela anterior, al aadir un segundo circuitode canalizacin hacia el espectrmetroajeno al husmeador propio que incor-pora. El ciclo es idntico. La nica varia-cin se produce al efectuar la husmea-cin. En este caso, al dar el operador laseal de inicio de ciclo, a la par que seefecta la conexin de la pieza al circuito,las cmaras de aislamiento del volumende control encierran las partes crticas.Se inicia el vaco previo para proseguircon la presurizacin con helio a 10 bar oa 40 bar (en este caso el banco alberga elutillaje en una urna de policarbonato yperfil de aluminio de manera que esimposible la presurizacin de las piezassi esta urna no est cerrada, salvo paravalores de presin inferiores a 10 bar).

Alcanzada la presin de prueba, el con-trol abre el flujo de gas de cada cmarahacia el espectrmetro, con el apoyo deuna bomba de vaco externa a ste. A tra-vs de un distribuidor de vlvulas se ana-liza cada cmara durante tres segundos.Si el espectrmetro detecta fuga, emiteseal acstica y luminosa de color rojo,identifica dnde se ha localizado la fugay finaliza el proceso de modo idntico alanterior. Caso de no detectar fuga, emiteseal luminosa de color verde. Cuandoel proceso est completamente finalizado,el banco libera la pieza para su marcajey clasificacin posterior, quedando listopara una nueva prueba.

Banco de pruebas integralEs el banco ms sensible de los que dispo-nemos merced a ejecutar la prueba con-tra un volumen de control en el que se dis-

ponen los latiguillos, que es la cmara depruebas. Tal como se indica en la figura 14,se colocan los latiguillos en el mencionadorecipiente y se conectan a sus conexiones.A la seal del operador, el banco cierra lacmara y, simultneamente, conecta lasbombas de vaco a la cmara y comunica35 bar de aire a los tubos, los cuales man-tendr hasta que la cmara presente unvaco de 0,020 mbar. Si se superase untiempo establecido para lograr la presuri-zacin de los tubos, el vaco de la cmara oambos, el banco rechazara la prueba porinterpretar la existencia de una fuga. Se pre-surizan con aire y no con helio, a pesar delinconveniente que representa aadir al cir-cuito un multiplicador de presin con elcorrespondiente depsito y controles, por-que si hubiese una fuga gruesa, al conectar35 bar de helio contaminaramos la cmaray el propio circuito del banco y bombas.

Tcnica Industrial 250 - Septiembre 200360

BARRIDOHELIO DE

TUBOS

VACO TUBOS(100 bar)

PRESIN HELIOTUBOS

35/40 bar

EXAMEN HELIOEN CMARA

PRESIN AIRETUBOS 35 bar

VACOCMARA

CONEXIN

EXPULSINHELIO A RED

DESCONEXIN

VENTILACINCMARA

VACO ATUBOS

Figura 14. Ciclo de trabajo en prueba integral.

Para efectuar la siguiente prueba debera-mos proceder a la eliminacin del helioresidual, tarea que podra prolongarse eneste caso durante varias horas.

Superada la presurizacin de los tubosy alcanzado el vaco de la cmara, se ven-tilan los tubos, se conectan a vaco y, unavez alcanzados los 100 mbar, se presu-rizan con 35 ~ 40 bar de helio. En elmismo instante que se inicia la presuri-zacin de los tubos con helio, se conectael detector a la cmara, comenzando asa medir. De esta manera, caso de encon-trar una fuga grande, se canaliza direc-tamente al espectrmetro, el cual dar laseal oportuna para interrumpir el pro-ceso y evitar as una contaminacin de lacmara y los sistemas. Finalizada la detec-cin, se desconecta de nuevo el espec-trmetro de la cmara; a continuacin seairea la cmara y se libera la presin dehelio de los latiguillos. Despus se prac-tica el vaco a los latiguillos y su poste-rior barrido. Cuando se han aireado, seabre la cmara para proceder a una nuevaprueba.

Si se hubiese encontrado fuga, el pro-ceso es el mismo salvo que se aadensucesivos vaciados de la cmara para evi-tar cualquier contaminacin de la misma.

Qu se hace con el helio al acabar la pruebaEn esencia, el sistema de gestin de helio,en adelante red, para los bancos de pruebaconsta de una red de recuperacin, unared de suministro, una red de escape,globo, pulmn, compresor, panel derecarga y accesorios.

Las caractersticas de la red sern defi-nidas en el momento de su ejecucin, yaque depende de varios parmetros quepueden estar interrelacionados como son,entre otros, la presin de prueba en loslatiguillos, la presin mxima de trabajodel compresor, consumo de gas, distan-cia de unos bancos a otros y presin enla red de suministro.

A la hora de plantearse una inversin enuna red de recuperacin de helio, vale lapena suponer, como mnimo, una recupe-racin del 80% del gas y, en general, suamortizacin en el plazo de un ao.

En resumen, cuando pulsamos el botnde un banco para iniciar una prueba, ocu-rre lo siguiente:

Presurizacin del latiguillo a la presin de pruebaEsta presin de prueba determinar, juntocon el nmero de bancos conectados, lapresin a la que debe estar la red de sumi-nistro. Se deber establecer un compro-

miso entre velocidad de llenado y peligro-sidad, fijando como mximo la presin detimbre que el propio instalador certifique,que a su vez depende de la construccin yde los elementos que incorpore.

En nuestro caso, la red est tim-brada a 69 bar pero su presin mximade trabajo es de 46 bar, como medida deseguridad ante la presin mxima de tra-bajo de los filtros que incorporan los ban-cos. Dicha presin mxima est limitadamediante una vlvula de seguridad.

As mismo, es recomendable utilizartubos resistentes a los ambientes agresi-vos, como acero inoxidable. El dimetroque empleamos es 1/4.

Escape libre del helioCuando finaliza la prueba, se libera a escapelibre el helio del interior del latiguillo yse encamina a travs de la red de recupe-racin hacia un globo donde se almacenarpara ser comprimido de nuevo. Intuitiva-mente, podemos decir que el helio llega-r tanto ms fcil cuando menos obstcu-los encuentre. Esto se traduce en un tubode dimetro adecuado ( 2) y el menornmero posible de cambios de direccin,estrangulamientos, etc.

Es muy recomendable instalar un des-vo de la red de recuperacin al exterior dela fbrica para permitir efectuar posiblespurgas de la red y para el caso de averiarseel compresor, ya que el globo no admitiratodo el volumen de helio que podra lle-garle desde los bancos hasta agotar porcompleto el almacenado en el pulmn.

A pesar de que la presin a la que vaa circular el gas por el interior de esta redes de slo dcimas de bar, es tambinnecesario timbrar dicha instalacin a unapresin aproximada de 6 u 8 bar. Ennuestro caso instalamos tubera de cobre 50/54 mm pintada contra la corrosin.

Succin del helio residualUna vez que la presin del helio dentrodel latiguillo ha descendido al valor de laatmosfrica, se conecta a l la bombade vaco que va a extraer el gas residual,primero por succin y luego, al abrir unode los extremos del latiguillo, provocandouna corriente de aire que empujar elltimo resto de gas. Como durante estaltima extraccin se mezclar el helio conaire, su concentracin se ver seriamentecomprometida, por lo que no debemosintroducir esta porcin en el depsito.As pues, la bomba de vaco se conectadirectamente al exterior de la fbrica.

De verter el gas residual en el interiordel edificio, llegaramos a encontrar pro-porciones de helio en el ambiente su-

ficientemente altas en pocas horas detrabajo como para entorpecer conside-rablemente el desarrollo de las pruebasde estanqueidad de los latiguillos.

El material que se usa en esta ocasines tubo de PVC, con dimetro 32 mmaproximadamente. Es necesario soldarlas uniones con una pasta que garanticesu estanqueidad al agua como mnimo.

Almacenamiento del helio en el globoEl helio liberado a escape libre es condu-cido a travs de la red de recuperacin alglobo donde queda almacenado provisio-nalmente. El objeto de esta espera es alcan-zar un volumen mnimo para comprimirposteriormente y, al mismo tiempo, dartiempos de descanso al compresor. De estaforma garantizamos a un tiempo que elcompresor tiene qu comprimir y que elcompresor puede descansar.

Este globo est fabricado en caucho oltex y debe tener una cuidadosa manufac-tura para permitir los constantes cambiosde forma, ciertas sobrepresiones mnimasy no tener ninguna fuga. Un volumen idealser determinado por, aproximadamente,0,5 m3 por cada banco conectado.

Es muy recomendable instalarlo en unahabitacin ajena a la sala de produccin conel objeto de no provocar ninguna conta-minacin en caso de avera. En cualquiercaso, debe estar junto al compresor.

Se debe instalar una vlvula de seguri-dad que lo proteja de sobrepresiones quele pudieran llegar a hacer estallar, teniendoen cuenta tambin que debe permitir elvertido del helio proveniente de los ban-cos. Un valor orientativo de tarado de dichavlvula puede ser 0,2 ~ 0,4 bar.

Tambin incorporar una vlvula depurga manual para posibles averas.

Compresin del gas almacenado en el globoEl compresor es avisado por un sistemade seales de que el globo tiene ciertovolumen de gas y comienza a compri-mirlo. No dejar de comprimir mientrasel sistema de seales del globo no le envela seal de haber terminado el gas alma-cenado, pero es necesario tambin queel pulmn que lo almacene no hayaalcanzado el valor mximo de presin yque no haya superado el tiempo ni latemperatura mxima de funcionamientodel propio compresor.

Almacenamiento del gas a presin en el pulmnUna vez comprimido, el helio se almacenaen el llamado pulmn, que no es otra cosaque cualquiera de las bombonas que habi-

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tualmente los gasistas utilizan para sumi-nistrar argn, CO2, nitrgeno o el mismohelio. El nmero de bombonas que cons-tituyen el pulmn y la presin a la que enellas almacenamos el helio depende defactores como el consumo, la presin de tra-bajo del compresor, la facilidad de suminis-tro, las posibilidades de avera en la red, etc.

En s mismas, las bombonas estarnlimitadas a una presin mxima de 200bar, pero puede ocurrir que sea el pro-pio compresor el que no tenga capacidadpara alcanzar esa presin. En ese caso, lamxima del compresor ser la presin dealmacenamiento del pulmn. Tanto elpulmn como el compresor debern estarprotegidos por una vlvula de seguridadque impida que soporten presiones paralas que no estn preparados.

Entendiendo por autonoma el tiempoque la fbrica podra trabajar desde elmomento en que surgiera una avera queinutilizase el compresor hasta parar porfalta de helio, podemos decir que la auto-noma de la fbrica va a ser un datofundamental a la hora de disear eltamao del pulmn. Actualmente, laautonoma en nuestra planta es de unturno de produccin, tiempo del cual elproveedor dispondra para facilitarnossuministro de helio.

Otro medio de lograr autonoma esmediante la conexin directa de bombo-nas del proveedor a cada banco. Depen-diendo de la produccin, cada banco podrconsumir en torno a 0,7 bombonas porturno. Lgicamente, se necesita una bom-bona por banco como mnimo.

Las tuberas que constituyen la red desuministro estn unidas al pulmn a travsde un regulador de presin y una vlvula deseguridad ya mencionada anteriormente.Tambin, es necesario filtrar el helio quepasa a la tubera para evitar perjuicios en lapropia prueba como los que la presencia deagua, aceite, polvo, etc., pudiesen ocasionar.

En este momento, volveramos a tenerdisponible el helio en la red para realizaruna nueva prueba.

Recarga de la redCada vez que hacemos una prueba, perde-mos en ella un porcentaje igual al cocienteentre la presin residual y la presin deprueba. En el caso de husmeacin manual es

Esa cantidad es la que se vierte mediantela bomba de vaco al exterior de la fbricaunida a la de pequeas posibles fugas, etc.Para mantener constante la autonoma

de la fbrica deberemos aportar helio alsistema en la misma cantidad que lo esta-mos desperdiciando. Disponemos de unpanel automtico de recarga con dosfuentes alternativas conectadas a un regu-lador que alimentar con helio al globocada vez que el sistema detecte que lapresin en el pulmn ha descendido y nohay helio en el propio globo para com-primir. No obstante, puede tambin ins-talarse una bombona con vlvula manuala pesar de la atencin que ello requiere.El panel de recarga se preocupa de avi-sar cuando alguna de sus fuentes se haagotado y de conectar la fuente enreserva. Admite la posibilidad de dosfuentes, ya sean bombonas o bloques, etc.

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Jos Miguel Muoz OrmadCorreo-e: miguelmunoz2@eaton.comIngeniero tcnico industrial en mecnica, cons-truccin de mquinas, por la EUITI de Zaragoza(1994). Desde 1996 desarrolla su actividad en ladireccin de ingeniera de EatonAeroquip Ibrica,en Alcal de Henares, donde ha ejercido como inge-niero de procesos, responsable de medios pro-ductivos y mantenimiento. Residente en la plantacentral de la divisin, en Baden-Baden (Alemania).Actualmente, desempea el puesto de director deproyecto.

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