Universitatea Politehnica Bucuresti

Metode de Testare a Etanseitatii:

Studiu comparativ a tehnologiilor si tehnicilor

2013-2014

CUPRINS

1. Introducere

2. Metode de testare a etanseitatii

2.1. Metoda bulelor de gaz in lichid

2.2. Testarea cu bule cu emulsie de apa si sapun sau detergenti

2.3. Metoda scaderii presiunii gazului

2.4. Metoda vidului (sau de crestere a presiunii gazului)

2.5. Metoda gazului trasor

2.6. Metoda ultrasunetelor

3. Alegerea metodei de testare corespunzatoare

4. Concluzii

1. Introducere

In industria de racire si congelare, componentele si sistemele trebuie sa fie etanse pentru a asigura ca scaparile agentului care face racirea sunt sub limitele admise. Sunt deci trei functii de baza ale verificarii etanseitatii:

1. Determinarea etanseitatii (daca sunt sau nu scapari);2. Masurarea ratei scaparilor; 3. Localizarea scaparilor.

Exista multe metode si echipamente de testare a acestor trei probleme, dar din pacate nu exista o singura tehnica ce se poate aplica in toate cele trei situatiile. In majoritatea situatiilor, acolo unde este necesara determinarea etanseitatii, determinarea cu precizie a ratei scaparilor nu este necesara, dar sistemul trebuie sa fie capabil de a recunoaste daca scaparea este sau nu sub un anumit nivel.

Aceasta limita de referinta depinde de valoarea maxima acceptabila a scaparilor, in concordanta cu speranta de viata realistica a produsului, si in special cu legile si reglementarile privind acest aspect. Limita maxima acceptabila, depinzand de tipul de agent frigorific, se intinde de obicei de la 15 g/an de agent pentru sisteme industriale de racire si/sau aplicatii auto, pana la 0.5 g/an pentru aplicatiile casnice.

Nivelul de acceptare este parametrul principal de luat in considerare atunci cand se alege metoda sau combinatia adecvata de metode de testare. Totusi, exista si alti factori care trebuie de asemenea luati in considerare, cum ar fi: costurile, complexitatea metodei, certitudinea, impactul asupra mediului, influenta conditiilor exterioare, dependenta de utilizator, etc.

Exista destul de multa literatura de specialitate disponibila (cu privire la verificarea etanseitatii, masurarea gradului de scapari si localizarea etanseitatii), cateva referinte mentionate si in Anexa C. Aceasta lucrare prezinta cateva tehnici de detectare a scaparilor si compara cu atentie speciala scaparile agentilor frigorifici.

2. Metode de testare a etanseitatii

O scapare poate fi definita ca o fisura, gaura sau porozitate neintentionata intr-un perete sau incheietura care ar trebui sa contina sau sa izoleze diferite fluide si gaze, si care sa permita evacuarea acestora din mediul inchis. Punctele critice in sistemele inchise sunt de obicei conexiunile, garniturile, imbinarile sudate si brazate, defectele de material, etc. Procedura de verificarea etanseitatii este de obicei un pas in controlul calitatii pentru a asigura integritatea aparatului si ar trebui sa fie, de preferat, un test care se face o singura data, fara impact asupra mediului sau operatorilor.

Sunt disponibile mai multe tehnici de verificare a etanseitatii, de la abordari foarte simple la sisteme complexe. Metodele de testare cele mai frecvent utilizate sunt: metoda bulelor sub apa, metoda vopselei cu bule, metoda presiunii si a degradarii vidului si metoda gazului trasor (halogen, heliu si hidrogen). Primele trei tehnici, datorita caracteristicilor acestora, pot fi utilizate numai pentru detectarea pierderilor masive (300g/an sau mai mult). Metodele de testare cu gaz

trasor sunt mult mai precise decat grupul precedent, dar, in multe cazuri, sensibilitatea teoretica a acestora este mai mult decat ce este necesar.

Fiecare metoda mentionata are avantajele si dezavantajele sale, fiind discutate pe scurt in cele ce urmeaza. In diagrama de mai jos sunt prezentate performantele tehnicilor de testare a etanseitatii.

2.1. Metoda bulelor de gaz in lichid

Metoda cu bule in lichid (apa), denumita si “test cu bule”, “scufundare” sau “inmuiere”, este o tehnica traditionala si primitiva de testare a etanseitatii. Aceasta consta in imersia unui sistem sau piese care a fost presurizata, de obicei cu aer (uscat) la presiuni mari sau azot, intr-

un rezervor cu apa si vizualizare daca scapa bule. Cu cat bulele sunt mai mari si mai frecvente, cu atat scaparea este mai mare. Sunt posibile si scapari mici, dar sunt greu de detectat.

Principala limitare a acestei metode este sensibilitatea, care se afla la limita minima detectabila. Avand in vedere o bula sferica de raza R, volumul acesteia este:

V=4 /3 ∙ π ∙ R3

Fie p presiunea din interiorul bulei si t timpul necesar pentru a se forma prima bula, debitul de scapari Q devine:

Q= p ∙Vt

Cei doi parametri cheie care determina sensibilitatea acestei metode sunt cea mai mica bula detectabila de catre operator si timpul de asteptare pentru generarea de bule. Timpul acesta trebuie sa fie compatibil cu rata de productie si cu atentia operatorului.

Este rezonabil sa consideram ca cea mai mica bula ce ar putea fi detectata de un operator are raza de 1 mm si ca timpul de asteptare este de 30 de secunde. Presupunand ca presiunea din interiorul balonului este aceeasi cu presiunea atmosferica, se poate afirma din ecuatiile anterioare ca volumul bule este:

V=4.3 ∙10−3 cm3

si, prin urmare, debitul de scapare minim detectabil este:

Q= p ∙Vt

=1000 ∙4.2 ∙ 10−6

30=1 ∙10−4mbar ∙l / s

Aceasta este o valoare teoretica. Sensibilitatea reala este puternic influentata de mai multi factori externi, cum ar fi conditiile de iluminare, turbiditatea apei, locatia rezervorului si miscarea apei. Toate aceste aspecte, impreuna cu dependenta de operator, limiteaza sensibilitatea utila la 5∙10-4 mbar∙l/s, desi 1∙10-3 mbar∙l/s este de obicei valoarea considerata.

Se pot folosi totusi unele trucuri pentru a imbunatati aceasta metoda.

Cresterea presiunii interne in trepte poate creste probabilitatea de a gasi o scapare si poate fi mai putin consumatoare de timp in identificarea scaparii.

Un detergent poate fi adaugat in apa pentru a reduce tensiunea de suprafata, care ajuta sa previna ca scaparile de gaze sa adere partea laterala a componentei.

Utilizarea de gaze diferite (de exemplu, heliu) si/sau lichide poate aduce unele avantaje in performanta sistemului, dar un dezavantaj de cost.

Apa fierbinte din rezervor ajuta uneori la cresterea presiunii in interiorul sistemului de conducte sau componente. In cazul in care se foloseste azot uscat, acest lucru nu ajuta, deoarece azotul nu isi creste in mod semnificativ presiunea. In cazul in care agentul frigorific

este continut in sistem sau component testata, poate ajuta considerabil la cresterea presiunii si, prin urmare, creste sansele de a gasi scaparea.

In concluzie, aceasta tehnica ofera precizie de detectare in gama 10 -3 mbar∙l/s, in aplicatii cu volum mare si, in cele mai multe cazuri, detectarea scaparilor este foarte economica. Cu toate acestea, dezavantajele variaza de la o sensibilitate relativ scazuta, dependenta ridicata de operator, posibila contaminare si probabilitatea de a trebui sa se usuce piesele dupa testare.

Mai mult decat atat, cand este vorba despre bobine mari si manipulare excesiva pentru fiecare piesa, se mai adauga la complexitatea de productie si rezulta in daune asupra sistemelor sau pieselor de analizat. Exista, de asemenea, unele costuri mai ascunse. De fapt, acest proces necesita utilizarea unui spatiu mare si produce multa apa uzata. Acest lucru este valabil mai ales pentru unitatile de mari, cum ar fi schimbatoare de caldura de mari dimensiuni - rezervorul ar putea fi foarte mare si necesita o multime de apa. Uscatoarele costa de asemenea bani, atat pentru a le opera, cat si a le mentine.

2.2. Testarea cu bule cu emulsie de apa si sapun sau detergenti

Pentru aceasta metoda, in loc de scufundarea piese in apa, unitatea ce trebuie a fi testata este presurizata si pulverizata cu o solutie de sapun, iar operatorul este capabil de a vedea bulele formate de scapari de gaz.

Solutiile de sapun sau detergent sunt disponibile in mai deverse tipuri. Unele au un aplicator pensula, iar altele au un tampon (o bila absorbanta atasata la un fir rigid in interiorul capacului). Exista branduri are au chiar si un aplicator de pulverizare pentru a acoperi rapid zone mari intr-un interval scurt de timp. Acesta este un avantaj, dar de asemenea face mizerie si

este consumatoare de timp pentru a curata.

Unele solutii de sapun au chiar si o baza de antigel pentru a le impiedica sa inghete in timpul iernii. Altele pot avea o densitate mai mica pentru a le face chiar mai sensibile la scapari foarte mici. Aceasta metoda are o sensibilitate mai mare decat scufundarea in apa. Ea permite detectarea scaparilor de pana la 10-5 mbar∙l/s si este potrivita pentru sisteme foarte mari.

Metoda cu solutie de sapun este folosita cel mai bine atunci cand zona in care poate exista o scapare este aproximativ cunoscuta. In acest caz, solutia de sapun este utilizata numai in aceasta zona specifica pentru a indica o scapare. Este cea mai simpla si mai putin costisitoare metoda cunoscuta astazi. Cu toate acestea, in cazul in care operatorul nu stie unde ar putea fi scaparea, aceasta poate fi mult mai costisitoare din cauza costurilor muncii fizice.

Cresterea presiunii gazelor ridica probabilitatea de identificare a scaparilor si este mai putin consumatoare de timp. Cu toate acestea, pentru siguranta operatorului, presiunea trebuie sa fie limitata la 1700 kPa.

Metoda bulelor cu emulsie de sapun este limitata de unele dezavantaje. Zona care urmeaza sa fie pulverizata trebuie sa fie o suprafata simpla si usor accesibila. Pe conducte cu nervuri sau partea de jos a unui schimbator de caldura mare, ar putea fi extrem de dificil, daca nu imposibil, ca operatorul sa pulverizeze piesa si sa urmareasca aparitia bulelor. Mai mult decat atat, metoda nu este foarte potrivita pentru linii de mare productivitate.

2.3. Metoda scaderii de presiune a gazului

Aceasta metoda consta in presurizarea sistemului cu un gaz de inalta presiune, de obicei aer sau azot uscat. Apoi piesa este izolata de la alimentarea cu gaz si, dupa o perioada de stabilizare, presiunea interna a sistemului este monitorizata in timp. Diferenta de presiune Δp este masurata in timp Δt. Daca presiunea din sistem scade rapid, exista o scapare mare prezenta in acea componenta sau sectiune a sistemului. Daca presiunea sistemului scade incet, exista o scapare mica. Daca presiunea ramane acelasi, acest component/sistem este etans. Debitul de scapari Q poate fi usor de calculat luand in considerare volumul V al componentei:

Q= Δp ∙VΔt

Sensibilitatea detectarii este legata de timpul testarii, rezolutia traductorului de presiune si volumul. Cele mai avansate sisteme permit masurarea variatiei presiunii pana la 70 Pa si, in functie de volumul de unitati care trebuie testate, ciclul de detectare a scaparilor poate fi chiar si de 30 secunde. Avand in vedere volumul interior al unei componente V=1,5 dm3 cu o variatie de presiune de Δp=70 Pa la 3450 kPa, incercare in Δt=60 sec, rata de scapare este:

Q= Δp ∙VΔt

=0.7∙ 1.560

=1.7 ∙10−2mbar ∙l / s

O serie de factori externi, cum ar fi variatiile de temperatura si deformarile mecanice afecteaza rezultatele acestui test. Presiunea interna depinde de temperatura, iar fluctuatiile termice pot determina modificari ale presiunii, modificand deci rezultatele. Din fericire, azotul uscat are schimbari de presiune foarte mici atunci cand este expus la schimbarile de temperatura.

Sensibilitatea acestei tehnici de testare depinde de timpul de testare si valorile de presiune. Timpii mai mari de testare permit un control mai sensibil, dar, in acest fel, testul poate fi consumator de foarte mult timp din cauza unor scapari de nivel scazut ce necesita o perioada de observare lunga (unele chiar ore). Cu cat mai mare presiunea, cu atat mai repede se poate determina daca o scapare este prezenta. Cu toate acestea, problemele de siguranta operatorului limiteaza valoarea maxima admisibila a presiunii. Componentele pot fi testate pentru etanseitate la presiuni scazute, (mai putin de 2 MPa) fara protectie, si presiuni mari (pana la 7 MPa) daca se adopta metode speciale de siguranta (calote de protective).

Folosind presiunea corecta, aceasta metoda de testare permite, de asemenea, respectarea specificatiilor tehnice, cum ar fi American Underwriters Laboratory (UL), precum si incercari de rezistenta mecanica si normele europene EN378. Incercarea mecanica de “spargere” este conceputa pentru a testa rezistenta mecanica a circuitului frigorific, pentru a gasi

tuburi rupte, si imbinari brazate necorespunzator. Intervalele de presiune variaza in functie de cazul in care unitatea de testare este o componenta a circuitului de racire, sau daca acesta este un circuit complet de refrigerare cu un compresor.

Performanta de testare poate fi imbunatatita utilizand o diferenta de presiune. In acest mod, sistemul de testat este presurizat impreuna cu un volum de referinta si cele doua tendinte ale presiunii sunt comparate.

Pierderea presiuni este un test trece – nu trece. In timp ce se detecteaza prezenta unei scapari, localizarea scaparii necesita utilizarea altor tehnici, cum ar fi bule de sapun, sau mai bine, de detectare a gazului trasor. De obicei, limita de sensibilitate pentru testul de presiune cu gaze este in intervalul de la 10-3 mbar∙l/s, fara diferenta de presiune si 10-4 mbar∙l/s pentru test cu presiune diferentiala.

Aceasta tehnica de testare are si unele avantaje. Aceasta metoda va identifica cu siguranta daca exista sau nu o scapare de presiune. Daca apare orice scadere de presiune, aceasta inseamna ca o scapare este cu siguranta prezenta. Mai mult decat atat, aceasta metoda poate fi realizata complet automat, pentru a evita erorile operatorului. Aceasta procedura este o incercare preliminara care detecteaza scaparile mari, inainte de operatiunea finala de testare automata cu ajutorul unui gaz trasor (de exemplu, heliu). Testul va detecta peste 90% din piesele defecte, in special cele care nu brazate corect.

In cazul in care unitatea de test are o scapare mare (de exemplu, un tub uitat dezlipit), fara a face primul test de presiune, cantitati mari de gaz trasor se vor pierde din unitatea de testare. Contaminarea cu heliul rezultat, in acest volum si concentrare, ar face ca sistemul sa devina inoperabil cateva ore. Un alt avantaj de umplere cu gaz (azot) este curatarea circuitului de testat, scazand umiditatea acestuia. Dupa finalizarea cu succes a testului de degradare presiune, componenta este gata pentru testul final.

Dezavantajul acestei metode este ca nu identifica unde este scaparea, ci numai daca o scapare este sau nu prezenta.

2.4. Metoda vidului (sau de crestere a presiunii gazului)

Metoda vidului sau de crestere a presiunii functioneaza in sens invers a testului de scadere a presiunii. Aceasta metoda implica aducerea sistemului la presiuni scazute si in mod adecvat, dupa stabilizarea presiunii, masurarea cresterii presiunii cauzate de mediul exterior ce patrunde in sistem. Numai piesele care sunt capabile sa reziste la presiuni externe pot fi testate in acest fel (de exemplu, piesele cu pereti subtiri din material plastic nu pot fi testate din cauza pericolului de colaps).

Chiar daca in testul de vid nu este posibil pentru a obtine mai mult de o atmosfera de presiune diferenta din interior spre exterior, cu ajutorul unor solventi (de exemplu, alcool, acetona sau similar) se inalta incrementul de presiune datorita solventului care intra in sistem. Aceasta abordare, cu toate acestea, are unele neajunsuri, cum ar fi posibilitatea de congelare a

solventului, cauzand temporar umplerea scaparilor, sau garniturile de elastomeri pot fi afectate de solventi.

In comparatie cu testul de scaderea presiunii, aceasta tehnica are anumite avantaje. Aceasta metoda este mai putin sensibila la schimbarile de temperatura, deoarece presiunea din interiorul sistemului/piesei este mai mica decat presiunea atmosferica.

Cu toate acestea, suprafata de degazare si evaporarea lichidului afecteaza si limiteaza sensibilitatea reala. De exemplu, o cantitate mica de apa, chiar si cateva grame, incepe evaporarea la 2 kPa si la 1 Pa continutul de vapori de apa este atat de mare incat cresterea de presiune este comparabila cu o scapare, crearea unui fals pozitiv.

Aceasta tehnica este un test trece-nu trece. Acesta detecteaza scaparea totala a sistemului, chiar daca mai mult de o scapare exista; localizarea scaparilor necesita alte tehnici.

2.5. Metoda gazului trasor

"Testarea cu gaz trasor", descrie un grup de metode de testare caracterizate prin detectare si masurarea cantitatii un gaz trasor care curge printr-o scapare. Aceste tehnici difera prin tipul gazului trasor utilizat si prin tehnologia de realizare.

Gazele trasoare cele mai folosite sunt halogenii, heliul si un amestec de azot 95% si hidrogen 5%. In ciuda simplitatii dispozitivelor de detectare electronice, halogenii isi pierd faima lor ca un gaz trasor, din cauza normelor de protectie a mediului. Pe de alta parte, heliul si mai ales amestecul hidrogen/azot sunt castiga din ce in ce mai mult interes.

Heliul a fost folosit cu succes ca un gaz trasor pentru mult timp datorita proprietatilor sale fizice. Nu este nici toxic, nici inflamabil, este un gaz inert si nu reactioneaza cu alti compusi. Heliul are vascozitate redusa si masa moleculara relativa, asa ca trece cu usurinta prin fisuri si pori. In aceleasi conditii de mediu, el curge prin orificii de 2,7 ori mai rapid decat aerul.

Deoarece concentratia sa in aer este scazuta (5 ppm), este usor de a detecta o crestere a concentratiei de heliu. Cu toate acestea, exista unele deficiente. Heliul se disperseaza lent in atmosfera, deci, in cazul scaparilor mari, concentratia ridicata va contamina zona pentru o lunga perioada de timp, chiar ore. De asemenea, heliul este destul de scump, chiar daca este mai putin costisitor decat gazele cu halogen. Detectorul de heliu cel mai potrivit este bazat pe un spectrometru de masa, care este un aparat scump si delicat care necesita multa ingrijire si intretinere, fiind mai adecvat pentru un laborator decat pentru industria prelucratoare.

Un gaz trasor relative nou este amestecul de azot si hidrogen 95%-5%. Hidrogenul are un numar de proprietati care il fac un excelent de gaz trasor pentru testarea etanseitatii, chiar si in mediile de productie. Acesta este cel mai usor element, cu viteza moleculara mai mare si vascozitate mai mica decat orice alt gaz, astfel incat este usor pentru a umple, evacua si disipa. Se gaseste si trece printr-o scapare mai repede, este mai de aerisit si moleculele sale nu raman la suprafeta la fel de usor ca atomii de heliu. Acesta este ecologic si din surse regenerabile.

Mai important, aceasta are cel mai mare debit de scapari din orice gaz. Mai mult, concentratia de normala de hidrogen (0,5 ppm) este de zece ori mai mica decat a heliului. Detectoarele de hidrogen trasor folosesc un senzor semiconductor si nu au parti in miscare, ceea ce le face complet fara intretinere. Aceste dispozitive nu sunt afectate de prezenta altor gaze. Hidrogenul pur nu ar trebui sa fie niciodata folosit ca gaz trasor, ci un amestec industrial standard de 5% hidrogen in azot: este ieftin, neinflamabil (ca in specificatiile ISO 10156), precum si usor accesibil de la furnizorii de gaze industriale.

Este important sa se ia in considerare ca concentratia normala in aer este un factor de limitare pentru orice detector de gaz trasor. Exista doua modalitati de a efectua teste de etanseitate cu gaz trasor: detectarea externa a gazului trasor care a scapat prin scapari dintr-o unitate plina (metoda in interior-inafara), si de detectare a interna a gazului trasor ce intra prin scapari (metoda afara-inauntru). Pentru fiecare dintre aceste doua metode sunt doua tehnici de realizare. Metodele interior-inafara pot fi executate cu detectoare atmosferice sau cu detectare camera de vid, in timp ce metoda exterior-inauntru este pusa in aplicare, in general, prin punerea sistemului de testat intr-o incinta care contine gazului trasor sau, foarte rar, pulverizarea gazului trasor pe suprafata sistemului/componentei.

3. Alegerea metodei de testare corespunzatoare

Specificatiile de acceptabilitate ale scaparii si metoda de testare sunt primii parametric de luat in considerare in plan. Intrebarile cheie sunt:

- ce tip de scapare totala poate deteriora produsul?

- cate puncte (suduri, imbinari, etc) trebuie testate?

- cat timp trebuie ca produsul sa isi indeplineasca rolul functional?

Raspunsul la aceste intrebari este, de obicei, stabilit in functie de o masa sau de un volum care se pierde intr-un timp definit (de exemplu, 10g de agent frigorific in 7 ani).

Cateodata, pentru a raspunde insa la aceste intrebari nu este atat de simplu. De exemplu, pentru a defini specificatiile scaparilor totale ale sistemului de refrigerare este simplu, dar nu si pentru a defini specificatiile pentru componente analizate individual si imbinari sudate unice.

Fiecare metodologie de testare a etanseitatii are propriile avantaje si dezavantaje. Pentru scapari cuprinse in intervalul 10-1 si 10-3 mbar l/s, toate metodele sunt capabile sa detecteze scaparile. Inafara de sensibilitate, in alegerea metodei de testare corespunzatoare, mai multi parametri trebuie sa fie luati in considerare. Printer acestia sunt: repetabilitatea, acuratetea, capacitatea de raspuns, dependenta de operator si, nu in ultimul rand, costul echipamentului si fortei de munca necesare. In plus, costul gazului trasor are importanta deosebita in special in

ceea ce priveste testarile in serie. In unele cazuri, un sistem de recuperare a gazului trasor sau reducerea consumului acestuia trebuie luat in considerare.

Pentru o intelegere mai buna, in cele ce urmeaza este tratata o aplicatie.

Fie 84 grame de agent R143a la presiune interioara de 1800 kPa, temperature camerei si o scapare acceptabila intr-un interval de 5 ani. Aceasta scapare corespunde cu 16.8 g/an de agent frigorific.

F=845

=16.8 g/an= 16.8365∙24 ∙3600

=5.33 ∙10−7g /s

Rata de scapare echivalenta poate fi calculate cu ajutorul teoriei cinetice a gazelor perfecte. Deoarece greutatea molara a agentului R134a este 102.03, debitul molar echivalent este:

FM=FM

=5.33 ∙10−7

102=5.22 ∙10−9mol/ s

Este cunoscut faptul ca 1 mol sau un gaz ocupa un volum de 22.4∙10 -3 m3 la presiune atmosferica normala si 0oC. Volumul molar la temperatura camerei si la presiune atmosferica normala este:

V M=22.4 ∙10−3 ∙300

273.16=24.6 ∙10−3m3/mol

Fie p presiunea atmosferica, debitul volumetric de scapare va fi:

Q=FM ∙VM ∙ p=5.22 ∙10−9∙24.6 ∙10−3 ∙105=1.28 ∙10−5 Pa∙

m3

s=1.28 ∙10−4mbar ∙l / s

Presiunea interna are efecte asupra ratei de scapare. Debitul printr-un orificiu depinde nu numai de diferenta de presiune la cele doua parti ale orificiului, ci si de valorile lor absolute. Fie P1 si P2 presiunile absolute, la cele doua parti ale unui orificiu, care determina rata de scapare Q1, si P3 si P4 presiunile absolute care provoaca, in acelasi orificiu, rata de scapare Q2. Rezulta urmatoarea relatie:

Q1Q2

=P1

2−P22

P32−P4

2

Aceasta ecuatie permite calcularea scaparii echivalente atunci cand sunt utilizate valori diferite de presiune. De exemplu, reluand cazul precedent, scaparea de Q1=1.28∙10-4 mbar∙l/s de

la P1=1800 kPa pana la P2=100 kPa, corespunde unei rate de scapare de la Q2 presiunea atmosferica la vid:

Q2=1.28 ∙10−4 ∙

12−0182−12

=3.9∙10−7mbar ∙ l /s

In cazul in care testul de etanseitate se face in camera de vid, presurizand unitatea de la 100 kPa, rata limita de scapare ar trebui sa fie 3.9∙10-7 mbar∙l/s.

Debitul printr-o scapare depinde si de vascozitatea fluidului: cu cat este mai putin vascos, cu atat este mai mare rata de curgere. Prin urmare, debitul Q1 al unui mediu de vascozitate ν1

este legat de debitul Q2 al unui mediu de viscozitate ν2 de relatia:

Q1Q2

=ν2ν1

Revenind la exemplul anterior, in conditiile in care gazul trasor este heliu, scaparea de R134a poate fi convertita in echivalentul scaparii pentru heliu:

Q1R134 aQHe

=νHeνR134 a

Deoarece vascozitatea R134a este 0.012 cP si a heliului este 0,0178 cP, rezulta ca scaparea admisa de heliu este:

QHe=3.9 ∙10−7 ∙

0.0120.0178

=2.6 ∙10−7mbar ∙l / s

Chiar daca aceste consideratii sunt utile pentru a identifica cele mai potrivite metode de testare, ele nu sunt precise. Mai multe erori de aproximare si de simplificare sunt introduse in etape. Presupunerea unui gaz perfect este o aproximare utila, dar, mai ales pentru agenti frigorifici (care ar trebui sa fie considerati mai mult vapori) nu se respecta exact.

In plus, nu exista nici o certitudine ca, daca are loc o scapare de la 1800 kPa, aceasta scapare se intampla de asemenea la 100 kPa, mai ales daca presiunea actioneaza in sens opus. Mai mult decat atat, calculele de curgere sunt aplicabile cu acuratete doar in regim de curgere cunoscuta, dar, in mod evident, acest lucru nu este cazul. Pentru a evita aceste surse de eroare, este mai bine sa efectueze testele cu sensibilitate de zece ori mai mare decat cea obtinuta cu teoria (cu scopul de a crea o marja de siguranta mare).

4. Concluzii

Tendinta industriei este cererea tot mai mare de componente si sisteme cu cat mai putine pierderi, din cauza mai multor cerinte specifice ale pietei, cum ar fi: criterii economice, specificatii de protectie a mediului, constrangerile de siguranta si de calitate a produselor cerinta. Rezultatul

final este reprezentat de controale de calitate mult mai stricte pentru testarea etanseitatii. Cercetatorii, tehnicienii, oamenii de stiinta, producatorii etc, care lucreaza cu elemente ermetic inchise, vacuum sau chiar si garnituri, trebuie sa se familiarizeze cu masuratorile si locatia uzuala a scaparilor. Remarcabil insa, acest domeniu tehnic este aproape necunoscut chiar si in organizatii de proiectare si inginerie.

Au fost prezentate pe scurt unele dintre tehnicile cele mai frecvent utilizate de detectare a scaparilor, cu referire in special la industria de refrigerare. Fiecare metodologie are avantaje si dezavantaje, iar alegerea metodei potrivite este un compromis intre ele si cerintele de productie. Pentru alegerea metodei de testare care va fi folosita, este necesar sa se ia in considerare cu precizie toate limitele admise de scapare si toti ceilalti factori, nu numai cerintele tehnologice, ci, de asemenea, imaginea firmei, evolutia de reglementarilor din acest domeniu si noile cerinte ale pietei.

ANEXA A

Tabelul de conversie al unitatilor de masura a debitului scaparilor

La Δp=constant, la 100 kPa

Torr∙l/s Pa∙m3/s

1 mbar∙l/s 0.75 0.1

1 Torr∙l/s 1.3 0.13

1 Pa∙m3/s 10 7.5

1 atm = 760 Torr = 1013 mbar = 101325 Pa = 760 mm Hg

Bibliografie:

- http://www.vtechonline.com/pdf/VTech%20Leak%20Detection%20Methods.pdf

- Curs “Verificarea etanseitatii” – SL Dr. Ing. Claudia Borda

- http://accesliber.wordpress.com/2012/02/10/controlul-etanseitatii/