Detección de fugas de aire comprimido a pesar de las fuentes de interferencias ultrasónicas

El ruido de producción en el rango audible es filtrado eficazmente por la cámara de ultrasonido y no afecta a la detección de fugas; por lo tanto, es posible realizar mediciones fiables incluso en naves ruidosas. Además, en muchos entornos de producción no hay interferencias de ultrasonidos, o estas son mínimas; en estos casos, la detección de fugas se realiza de forma inmediata. Sin embargo, en algunas zonas se producen fuentes de interferencias ultrasónicas más intensas. Para estas situaciones más complejas, existen métodos probados que permiten gestionar mejor las interferencias y localizar las fugas con fiabilidad. Esta guía explica cómo hacerlo.

Muchos ruidos de producción se encuentran en el rango del sonido audible y solo afectan de forma limitada a la detección de fugas por ultrasonidos. Incluso en zonas de las instalaciones con fuentes de interferencia ultrasónica de intensidad media, a menudo es posible detectar de forma fiable fugas de aire comprimido de tamaño medio y grande durante el funcionamiento, sobre todo desde distancias de medición cortas o medias.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que no toda fuente de ultrasonidos visible es automáticamente una fuga. En instalaciones automatizadas, las purgas neumáticas, las válvulas, los movimientos de las máquinas, los procesos de fricción o los reflejos también pueden generar señales ultrasónicas. En ese caso, lo decisivo es si estas fuentes de interferencia se encuentran en la misma ventana de frecuencia que la señal de fuga que se busca. Una cámara de ultrasonido localiza las fuentes de sonido dentro de un rango de frecuencias definido y hace visibles los puntos calientes sospechosos. A continuación, la evaluación se realiza en el contexto de la instalación, por ejemplo, teniendo en cuenta los componentes sometidos a presión, la cadencia, el ángulo de visión, el espectro de frecuencias, la distancia de medición y la estabilidad de la visualización.

En el caso del aire comprimido, las fugas medianas y grandes suelen ofrecer, por regla general, el mayor potencial de ahorro. Al mismo tiempo, constituyen fuentes de ultrasonidos intensas y, en la mayoría de los casos, deben repararse en primer lugar. En cambio, en el caso de los gases técnicos y las aplicaciones de vacío, incluso las fugas más pequeñas pueden tener una gran relevancia, por ejemplo, por motivos de calidad, de proceso o de seguridad. Si se deben detectar fugas muy pequeñas en entornos acústicamente complejos, los factores físicos como la atenuación acústica, los reflejos y la relación señal-ruido en el lugar de la medición cobran mayor importancia.

Para aprovechar al máximo el potencial de la tecnología de las cámaras de ultrasonido, se recomienda una estrategia de medición adaptada, la selección adecuada del equipo y una interpretación fiable de los resultados de la medición. Estaremos encantados de asesorarle sobre qué detector de fugas es el más adecuado para su entorno de producción y de ayudarle con cursos de formación en línea o presenciales para garantizar un uso óptimo.

Ejemplo práctico de una instalación automatizada: pueden surgir varios puntos críticos debido a los movimientos del proceso, los sistemas neumáticos o las reflexiones. Las fugas relevantes deben asignarse a los componentes sometidos a presión.

Cuanto mejor sea la relación señal-ruido en la ventana de frecuencia correspondiente, mejor y a mayor distancia se podrán detectar las fugas. Por lo tanto, en un entorno ultrasónico tranquilo se pueden detectar fugas físicamente mucho más pequeñas que en zonas con fuertes fuentes de interferencia.

Comprobar si hay un punto caliente en el componente bajo presión
En primer lugar, se debe comprobar la plausibilidad de un punto caliente en la instalación. Una fuga real se produce en un punto sometido a presión, por ejemplo, en una unión roscada, un acoplamiento, una tubería, una válvula, una junta o una válvula. Sin embargo, si se indica un punto caliente en una pared, una chapa, un cristal protector o el suelo, puede tratarse de un reflejo.

Fundamentos físicos: los ultrasonidos se reflejan intensamente en superficies que no transmiten el sonido. La cámara puede entonces mostrar aparentemente una fuente de sonido en la superficie reflectante, aunque la fuente de sonido real se encuentre en otro lugar.

Medida: Cambiar el ángulo de visión y volver a realizar la medición. Una fuga real permanece visible de forma estable en el componente. Un reflejo se desplaza, cambia de posición o desaparece.

Reducir la distancia de medición
Si la señal de la fuga es demasiado débil en comparación con el ruido de fondo ultrasónico, se debe reducir la distancia a la fuente sospechosa, por ejemplo, a aproximadamente 1 m o, en el rango cercano, incluso menos.

Fundamentos físicos: la presión acústica de una fuente disminuye a medida que aumenta la distancia. Si se reduce la distancia a la fuga, aumenta el nivel de presión acústica medido en la matriz de micrófonos. Al mismo tiempo, las fuentes de interferencia más alejadas pierden importancia relativa. De este modo, mejora la relación señal-ruido.

Medida: Acérquese al componente bajo presión y vuelva a escanear la zona. Esto suele ser decisivo, especialmente en el caso de fugas débiles.

Comprobar el espectro de frecuencias y desplazar la ventana de frecuencia
La visualización FFT ayuda a detectar frecuencias de interferencia dominantes en el entorno de medición. Si hay componentes ultrasónicos intensos en la ventana de frecuencia seleccionada actualmente, la visualización puede volverse inestable o enmascarar una señal de fuga.

Fundamentos físicos: las fugas suelen generar ultrasonidos de banda ancha. Las fuentes de interferencia, por el contrario, pueden dominar determinados rangos de frecuencia. Si se desplaza la ventana de frecuencia activa de tal forma que los componentes de interferencia intensos queden fuera de la ventana, mejora la separación entre la fuga y la interferencia.

Medida: Desplazar la ventana de frecuencia a un rango con menos interferencias. En la práctica, suele ser conveniente probar rangos de frecuencia más altos. Hay que tener en cuenta que las frecuencias ultrasónicas más altas se atenúan más en el aire. Por lo tanto, para distancias mayores pueden resultar ventajosos los rangos de frecuencia bajos o medios.

Ajustar la sensibilidad, el umbral y la dinámica
En la UltraCam LD 500/510, el usuario puede ajustar la sensibilidad acústica y el umbral en función del entorno. El umbral determina a partir de qué nivel de presión acústica un evento acústico se muestra como un punto caliente visible. Si se aumenta el umbral o se reduce la sensibilidad, se ocultan las señales de fondo débiles. La imagen ecográfica resulta más clara y es más fácil de interpretar. La LeakCam 600 ayuda además al usuario mediante un ajuste automático de la dinámica de la imagen ecográfica. En el modo automático, el sistema analiza la distribución de los niveles en la imagen ecográfica y ajusta la visualización para obtener una imagen lo más nítida posible. En el modo manual, el usuario puede ajustar él mismo el umbral en función de las condiciones locales.

Fundamentos físicos: una reducción de la sensibilidad o un umbral más alto no mejora la señal real de fuga, sino que suprime las señales más débiles. De este modo, la visualización se vuelve más estable, pero es posible que, en determinadas circunstancias, las fugas muy pequeñas o muy alejadas dejen de ser visibles.

Medida: En caso de interferencias fuertes, aumentar el umbral o reducir la sensibilidad. Si se buscan microfugas, silenciar el entorno, acercarse a la fuente, seleccionar una ventana de frecuencia limpia y volver a aumentar la sensibilidad en consecuencia.

Eliminar primero las fuentes de sonido dominantes
Las fugas importantes, las descargas abiertas, los baños de ultrasonidos, los ventiladores, los sopladores u otras fuentes dominantes pueden enmascarar las fugas más débiles.

Fundamentos físicos: cuando hay varias fuentes de ultrasonidos en el rango de medición, la fuente más potente domina la representación. Por ello, las fugas más pequeñas pueden desaparecer de la imagen de ultrasonidos o no evaluarse con certeza.

Medida: Marcar, documentar, subsanar o desactivar temporalmente primero las fuentes dominantes. A continuación, volver a escanear la zona. A menudo, las fugas más débiles solo se hacen visibles tras eliminar las fuentes más potentes.

Observar el estado del proceso
En las instalaciones automatizadas, muchas fuentes de ultrasonidos solo aparecen de forma intermitente. Algunos ejemplos son los ciclos neumáticos, las válvulas, los cilindros, los procesos de atornillado, las prensas, el rectificado, el taladrado, el fresado o las purgas sincronizadas.

Fundamentos físicos: una fuga real suele generar una señal ultrasónica relativamente estable y reproducible mientras haya presión. Las fuentes relacionadas con el proceso, por el contrario, suelen aparecer de forma sincronizada con movimientos, sincronizaciones o pasos de mecanizado.

Medida: Comprobar si el punto caliente es visible de forma permanente o si solo aparece durante una etapa concreta del proceso. Si es necesario, repetir la medición durante una fase de parada o en un momento en el que no haya producción.

Aumentar temporalmente la presión del sistema
Si el proceso lo permite, la presión del sistema puede aumentarse temporalmente hasta la presión de funcionamiento máxima permitida.

Fundamentos físicos: al aumentar la presión diferencial, en caso de fuga suele aumentar el caudal que se escapa. De este modo, aumenta el nivel de ultrasonidos generado y la fuga resulta más fácil de detectar.

Medida: Aumentar la presión únicamente dentro de los límites de funcionamiento admisibles y, a continuación, volver a realizar la medición. Esta medida resulta especialmente útil en el caso de fugas pequeñas o que apenas se pueden detectar.

Realizar la medición en fases tranquilas del proceso
Si, a pesar de haber optimizado los ajustes y reducido la distancia de medición, no es posible localizar la fuga con certeza, se debe repetir la medición en una fase más tranquila.

Fundamentos físicos: La fuga más pequeña detectable está limitada en gran medida por la relación señal-ruido. Cuanto menor sea el ruido ultrasónico de fondo, más débiles serán las señales de fuga que se puedan detectar.

Medida: buscar microfugas, a ser posible, durante periodos sin producción, fases de parada o con las fuentes de interferencia desconectadas.

Una detección de fugas fiable no se consigue únicamente con la máxima sensibilidad del equipo, sino con la mejor separación posible entre la señal de fuga y el ruido de fondo. Los parámetros más importantes son la distancia de medición, el ángulo de visión, la ventana de frecuencia, el umbral, la sensibilidad, el estado del proceso y la reducción de las fuentes de ultrasonidos dominantes.
Una imagen ultrasónica estable resulta útil, pero no debe confundirse con un mayor rendimiento físico de detección. Si se reduce la sensibilidad o se aumenta el umbral, las fugas pequeñas pueden pasar desapercibidas. 
Por lo tanto, en el caso de las microfugas se aplica lo siguiente: medir lo más cerca posible, reducir las fuentes de interferencia, seleccionar una ventana de frecuencia limpia y realizar la medición en un entorno lo más tranquilo posible.