El rendimiento de la mayoríasistemas de vacíocambiará con el tiempo, especialmente en el caso de los equipos de vacío utilizados en la producción, que casi inevitablemente experimentan problemas como una disminución del grado de vacío. Una causa común de estos problemas son las fugas.
La detección periódica de fugas es importante
Las fugas grandes suelen ser muy evidentes: la presión en la cámara de vacío no disminuye a un ritmo normal o la presión máxima es significativamente mayor que el valor normal. Sin embargo, a veces las fugas pequeñas son difíciles de detectar debido a la facilidad con la que se producenbombas de vacíoPuede soportar cargas de gas causadas por fugas. Incluso si la lectura del manómetro de vacío sigue siendo normal, la aparición de fugas puede provocar la entrada de gases inesperados (como oxígeno) en la cámara de vacío, lo que a veces puede tener un impacto muy grave en el proceso (como ciertos procesos de recubrimiento). Por lo tanto, independientemente de si hay una disminución significativa de la presión en el sistema de vacío, se deben realizar pruebas de fugas periódicas.
Fugas reales y fugas virtuales
No todos los tiempos de bombeo prolongados y las caídas de presión extremas se deben a fugas. Antes de utilizar un detector de fugas para detectarlas, es necesario saber cómo determinar si el equipo de vacío realmente tiene fugas.
Los contaminantes adheridos a la pared interior o al interior de una cámara de vacío liberan continuamente gas al vacío, y este fenómeno se denomina deflación. Cuando hay un espacio muerto dentro de la cámara de vacío, y el espacio muerto está conectado al interior de la cámara a través de un canal estrecho, el gas en el espacio muerto se liberará lentamente al vacío, formando un fenómeno similar a la deflación o fuga, que generalmente se denomina fuga virtual.
Las fugas reales se pueden detectar mediante la detección de fugas, y la ventilación también se puede solucionar limpiando la superficie interior de la cámara de vacío. Sin embargo, una vez que se produce una fuga virtual, es difícil de detectar y es necesario evitar en la medida de lo posible las estructuras o procesos que sean propensos a fugas virtuales durante el diseño y la fabricación, como las conexiones roscadas (se pueden utilizar pernos huecos si es necesario), ranuras o capilares largos, cámaras completamente soldadas en ambos lados (se recomienda soldar completamente las carcasas más gruesas en el lado de vacío y soldarlas de forma intermitente en el lado atmosférico), etc.
Los dos métodos siguientes se pueden utilizar para determinar si hay una fuga real en el sistema de vacío.
Análisis de la curva de caída de presión
Los datos históricos de los sistemas de vacío son una de las herramientas más valiosas para comprender el rendimiento de los grandes sistemas de vacío. Los técnicos experimentados conservarán cuidadosamente los datos históricos y determinarán rápidamente la causa de los problemas comparando la curva de caída de presión actual con el ciclo anterior cuando el sistema estaba en buenas condiciones. Por ejemplo, utilizando la curva de caída de presión que se muestra en la siguiente figura, es posible determinar si hay una fuga.
En las mismas condiciones de proceso y funcionamiento normal de la bomba de vacío, si hay una fuga real, el gas que se filtra a la cámara desde el exterior hará que la presión en la cámara caiga a una posición más alta que la presión límite normal, y luego ya no disminuirá o disminuirá muy lentamente. La curva de caída de presión es similar a la curva superior en la figura anterior. Cuando hay desinflado o fuga virtual, el gas se libera lentamente y la tasa de desinflado disminuye. El sistema puede alcanzar la presión límite original, pero el tiempo para alcanzar la presión límite se ralentiza significativamente. La curva de caída de presión es similar a la curva central en la figura anterior.
Prueba de aumento de presión
Prueba de aumento de presión, también conocida como prueba de retención de presión o prueba de retención de vacío. Cerrar la válvula entre la bomba de vacío y la cámara en vacío puede provocar un aumento de la presión (rebote) en la cámara debido a desinflado, fuga virtual o fuga. Al dividir el aumento de presión por el tiempo transcurrido, se puede calcular la tasa de aumento de presión del sistema de vacío y trazarla como una curva como se muestra en la siguiente figura. La velocidad de aumento y caída de presión generalmente se expresa en Pa/h. Para equipos de vacío industriales generales, se debe investigar y resolver una tasa de aumento de presión que exceda 1 Pa/h durante la prueba de retención de presión. Algunos equipos de alto vacío requieren una tasa de aumento de presión de 0.5 Pa/h o incluso menor.
Las pruebas de caída y aumento de presión no localizarán fugas, sino que solo indicarán el efecto acumulativo de todas las fuentes de gas (fugas reales y deflación o fugas virtuales). Si existe la sospecha de una fuga real, el siguiente paso suele ser utilizar un detector de fugas de helio para detectarlas.
Fugas externas y fugas internas
La fuga a la que habitualmente nos referimos se refiere a la fuga externa, es decir, la fuga desde el exterior hacia el interior de la cámara de vacío o tubería; la fuga interna se refiere a la fuga que se produce entre dos cámaras de vacío que deberían haber sido aisladas, entre dos tuberías de vacío aisladas por válvulas o entre una cámara de vacío y una tubería.
Las fugas externas se pueden detectar fácilmente a través de detectores de fugas, mientras que las fugas internas solo se pueden prejuzgar a través del mantenimiento de la presión segmentada y otros métodos. Luego, se puede quitar la tubería de un lado de la válvula sospechosa y se puede realizar la detección de fugas (o se puede conectar un detector de fugas a un lado de la válvula sospechosa y se puede llenar la tubería del otro lado con gas helio para detectar la fuga).
Fuga dinámica
En los sistemas de vacío donde hay transmisión de movimiento, se utilizan sellos dinámicos. Es probable que estas estructuras de sello dinámico sellen bien en condiciones estáticas, pero presenten fugas durante el movimiento; por ejemplo, las válvulas que utilizan sellos de eje de goma para el sellado dinámico (entre el vástago de la válvula y el cuerpo de la válvula) son más propensas a este fenómeno. La probabilidad de que ocurra este fenómeno no es alta, pero debido al hecho de que la válvula generalmente está en un estado abierto o cerrado durante la detección de fugas, esta fuga dinámica es difícil de detectar.
Para procesos críticos, la elección de válvulas selladas con tubos corrugados puede reducir en gran medida la probabilidad de fugas dinámicas; si la válvula aún está sellada con un sello de eje, durante la detección de fugas, rociar helio en la posición del vástago de la válvula mientras se opera la válvula puede determinar rápidamente si hay una fuga dinámica en la válvula.
