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A aplicação da metodologia com espectrometria de massa representa a melhor expressão nos controles industriais de vedação pela boa sensibilidade e velocidade de teste que se obtém.

Trata-se de estabelecer se aceitar ou rejeitar o produto, mesmo se não se procura o ponto de fuga ou a dimensão do vazamento; o fator crítico é o tempo de duração de teste que muitas vezes não pode ser superior a algumas dezenas de segundos.

A calibração do sistema é realizada através de um vazamento calibrado, especialmente realizado para o sistema e calibrado para garantir a sua comparabilidade às amostras nacionais. Um software especialmente desenvolvido permite a gestão automática do sistema e o seu acompanhamento contínuo, permitindo que o operador verifique o ciclo de medição também relatando a ocorrência de anomalias ou a necessidade de intervenções de manutenção.

Isto também permite o armazenamento dos dados relativos aos produtos processados para garantir a rastreabilidade. Após a projetação e realização, o sistema de teste é caracterizado através da definição de: sensibilidade, repetibilidade, fator máquina, constante de tempo. Por fim, a calibração é realizada e, em seguida, a definição do valor limite de aceitabilidade.

A sensibilidade do sistema é o vazamento mínimo detectável na configuração de teste, a qual é obtida conectando à câmara de prova uma fuga de valor igual àquela que deve ser o limite de aceitabilidade do produto. A repetibilidade é obtida repetindo várias vezes o ciclo de medição registrando o sinal do espectrômetro de massa correspondente à massa de hélio.

O fator máquina é a relação entre o fluxo medido com um vazamento calibrado diretamente ligado ao detector de vazamentos e o próprio vazamento conectado ao produto que está sendo testado e colocado na câmara de medição. A constante de tempo do sistema é o tempo necessário para a estabilização do sinal do espectrômetro.

O processo de teste pode durar poucos segundos, por isso é necessário esvaziar preventivamente o objeto a ser testado para poder colocá-lo em pressão com uma concentração de gás definida e constante, além de uniformemente distribuída; ao mesmo tempo, a câmara de medição é evacuada e, portanto, detectada e quantificada a presença de hélio. Em seguida, descarrega-se a pressão do objeto e coloca-se a câmara de medida à pressão atmosférica.

Muitas vezes, além do controle de vedação é acoplado um teste em pressão com simples ar seco ou nitrogênio para estimular os componentes da peça ao esforço do brusco aumento de pressão. Durante o processo tem-se, portanto, a pressurização por graus de pressão, a manutenção (ainda que por períodos muito curtos) da pressão máxima com a detecção, através da queda de pressão dos macro-vazamentos que possam estar presentes, permitindo a interrupção do ciclo de teste, com a antecipação da sinalização de descarte, depois a descarga da pressão do gás usado e a evacuação da peça preparando-a para a sucessiva pressurização com hélio.

Com tempos tão limitados, não se pode esperar que o sistema atinja condições de equilíbrio estável na câmara de análise antes de proceder à medição. Por este motivo, configura-se o sistema de modo que em fase de medição, e sem esperar mais do que alguns segundos, seja detectado o sinal gerado pelo vazamento calibrado, e este conduza a máquina em condições de descarte. Assim é detectado um sinal correspondente à intensidade do pico de massa de hélio, com o espectrômetro, muito menor do que aquele que corresponderia ao estado de equilíbrio alcançado na câmara de análise após um tempo prolongado (definido pela constante de tempo).

Se as medições repetidas várias vezes indicam uma boa repetibilidade do sinal com o mesmo tempo, este sinal é definido como limite de aceitação-descarte do produto em câmara.

A relação entre o fluxo de saturação do vazamento calibrado lido diretamente pelo espectrômetro e o sinal correspondente ao limite de descarte fixado na câmara de análise é o fator máquina. Por esta razão, a máquina de teste industrial tem a função de efetuar uma seleção bom/descarte como um calibre passa/não passa.

A condição de medida que ocorre em um ponto da curva de saturação e não no próprio valor de saturação e o conseqüente "corte" da medida na superação do limite estabelecido, impedem a definição do valor real do fluxo de vazamento que provocou o descarte.

Em outras palavras, a medição é o limite de descarte, o valor de fluxo eventualmente lido após um certo tempo é ainda função da entidade do vazamento que o provocou, mas é fortemente afetada pela velocidade de reação do sistema: da eletrônica de transformação do sinal, da mecânica de fechamento da válvula de medição, etc. O valor de fluxo registrado portanto oferece simplesmente um valor indicativo e não é representativo para um armazenamento. Na figura a seguir é representado um exemplo do ciclo de teste de trocadores de calor. A parte superior da figura mostra o andamento da pressão em função do tempo (linha azul andamento da pressão no objeto em teste, linha vermelha andamento da pressão na câmara de análise durante as fases do ciclo) e na parte inferior são representados os estados lógicos das válvulas (aberto/fechado).

No gráfico são mostradas as etapas de pressurização do objeto; partindo da pressão atmosférica atinge-se a pressão (desejada) com os controles intermédios G33 e G34. Se o objeto não apresenta vazamentos grosseiros, permanece sob pressão durante alguns segundos e depois segue a fase de descarga (G39), a evacuação (G36) e a pressurização com hélio (G35). Nesta fase, em que na câmara de medição foi atingido o vácuo limite (G18), ocorre a medição do fluxo correspondente ao limite fixado. Finalmente, a câmara de medição e o objeto sob teste são levados novamente à pressão atmosférica.

 

En el gráfico se ponen en evidencia las fases de presurización del objeto, partiendo de la presión atmosférica se alcanza la presión con los controles intermedios G33 y G34. Si el objeto no presenta fugas importantes, queda bajo presión por algunos segundos, luego sigue la fase de descarga (G39), la evacuación (G36) y la presurización con helio (G35). En esta fase, en la que en la cámara de medición se alcanza el vacío límite (G18), tiene lugar la medición del flujo correspondiente al umbral programado. Por fin, la cámara de medición y el objeto bajo prueba vuelven a ser llevados a presión atmosférica.

 

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