Comprobación de gases técnicos mediante ultrasonidos

No. Una cámara de ultrasonido no detecta el gas en sí, sino las ondas ultrasónicas que se generan debido a los fenómenos de flujo en el punto de la fuga. Por lo tanto, que una fuga sea visible depende sobre todo de la diferencia de presión, la geometría de la fuga, el caudal, la distancia de medición y las condiciones ambientales.

El tipo de gas influye sobre todo en la importancia económica y en materia de seguridad de una fuga. En el caso del aire comprimido, la atención se centra principalmente en las pérdidas de energía, mientras que, en el caso del nitrógeno, el argón, el CO₂, el oxígeno, el helio o el metano, los factores decisivos suelen ser la estabilidad del proceso, los costes de los medios, la seguridad laboral o la calidad del producto.

En la detección de fugas industrial, la distinción entre sonido audible y ultrasonidos es fundamental. La mayoría de los ruidos de producción se sitúan en el rango audible de baja frecuencia. Las fugas en las tuberías de aire comprimido y de gas generan, en los pequeños orificios de fuga, turbulencias de banda ancha con componentes acústicos de alta frecuencia. Las fugas grandes suelen generar además sonido audible; sin embargo, en entornos de producción, este suele quedar enmascarado por el ruido de las máquinas.

Los ultrasonidos generados por una fuga no se deben al gas en sí, sino a las turbulencias que se producen al salir el gas. La diferencia de presión, la geometría de la fuga y la forma de la abertura de salida determinan la intensidad acústica y el espectro de frecuencias de las ondas ultrasónicas generadas.

Las frecuencias más altas ofrecen una mejor resolución espacial debido a su menor longitud de onda. Sin embargo, a medida que aumenta la frecuencia, también aumenta la atenuación atmosférica, lo que reduce el alcance de detección alcanzable. Por lo tanto, la elección de la frecuencia de medición supone un equilibrio entre resolución, alcance y supresión de interferencias. En muchas aplicaciones industriales, un rango de frecuencias en torno a los 40 kHz ha demostrado ser adecuado. No obstante, en entornos con interferencias, otra ventana de frecuencia puede ofrecer mejores resultados.

Entorno de producción a gran escala: los gases técnicos y el aire comprimido se evalúan acústicamente a través del flujo en el punto de fuga, no a través de su composición química.

Las fugas de nitrógeno pueden detectarse acústicamente si existe una diferencia de presión suficiente y un flujo de salida turbulento. Sin embargo, la evaluación es diferente a la del aire comprimido: además de los costes de los medios, hay que tener en cuenta la seguridad del proceso, la inertización, la atmósfera de gas inerte y el desplazamiento del oxígeno. Los ultrasonidos localizan la fuente de sonido, pero no evalúan la concentración de gas en la sala.

El argón y el CO₂ pueden generar ultrasonidos si existe una diferencia de presión suficiente y la geometría de la fuga es la adecuada. Incluso las fugas más pequeñas pueden generar costes considerables si el gas se utiliza como gas de proceso o de protección. En el caso del CO₂, hay que tener en cuenta además aspectos relacionados con la ventilación y la seguridad laboral. La detección de fugas por sonido ayuda a detectar las fugas, pero no sustituye a una evaluación técnica de seguridad de la instalación.

Las aplicaciones con oxígeno requieren una atención especial en cuanto a la compatibilidad de los materiales, la limpieza, la protección contra incendios y las autorizaciones de las instalaciones. Una cámara de ultrasonido funciona de forma pasiva y no necesita gas de prueba; sin embargo, la localización acústica no sustituye a una evaluación de seguridad. Antes de realizar las mediciones, deben respetarse las especificaciones y autorizaciones operativas.

El helio se utiliza con frecuencia para pruebas de estanqueidad de alta sensibilidad. Los ultrasonidos pueden detectar rápidamente in situ fugas locales de helio de mayor tamaño cuando se produce un flujo de salida turbulento. Sin embargo, las fugas extremadamente pequeñas, que se encuentran por debajo del límite de detección acústica, siguen siendo un caso de aplicación para la técnica de detección de fugas de helio de alta sensibilidad.

En el caso del metano u otros gases inflamables, hay que tener en cuenta lo siguiente: una cámara de ultrasonido localiza el sonido, no el riesgo de explosión. Este método solo puede detectar una fuente acústica si existe una presión suficiente y un flujo de salida turbulento. Tienen prioridad los sistemas homologados de detección de gases, los conceptos de protección contra explosiones y las autorizaciones de las instalaciones.