In caso di perdite di aria compressa o di gas, il fluido fuoriesce dal sistema. In caso di vuoto, la direzione del flusso è inversa: l'aria ambiente fluisce nel sistema. Anche in questo caso, in corrispondenza di piccole aperture, sedi di tenuta, flangie o valvole possono formarsi flussi turbolenti che generano componenti ultrasonici.
La telecamera ad ultrasuoni non rileva quindi il “vuoto” come fluido, bensì l’energia acustica dell’aria in entrata nel punto di perdita. Il procedimento rimane passivo e non richiede gas di prova. La valutazione, tuttavia, cambia: in primo piano vi sono la stabilità del vuoto, il carico della pompa, la qualità del processo, il tempo di evacuazione e il rischio di contaminazione.
| Aspetto | perdita di aria compressa | Perdita di vuoto |
| direzione del flusso | La corrente fuoriesce dal sistema. | L'aria ambiente entra nel sistema. |
| Valutazione tipica | Perdita di energia, carico di base, lavoro del compressore, costi del fluido. | Stabilità del vuoto, carico della pompa, tempo di evacuazione, qualità del processo, contaminazione. |
| Segnale acustico | Se la pressione è sufficiente, il segnale è spesso stabile e chiaro. | Spesso più debole e dipende in misura maggiore dalla geometria, dalla distanza e dall’accessibilità. |
| Strategia di misurazione | Iniziare da lontano, prima le perdite più grandi, poi avvicinarsi alle fonti più piccole. | Breve distanza, finestra di frequenza stabile, diversi angoli di osservazione e controllo mirato dei punti di tenuta. |
Poiché in molte applicazioni sotto vuoto la differenza di pressione assoluta è inferiore rispetto alle reti di aria compressa, nel punto di perdita si genera spesso un segnale ultrasonico più debole. Inoltre, la geometria della perdita influisce in modo significativo sull’emissione sonora. Piccole fessure o sedi di tenuta generano spesso ultrasuoni meno direzionali rispetto alle aperture di uscita a ugello presenti nelle applicazioni con aria compressa.
Per la rilevazione delle perdite è determinante in particolare una distanza di misura breve, finestre di frequenza prive di interferenze, condizioni di processo stabili e misure da più angolazioni. Nel caso delle microperdite, il fattore limitante non è solitamente la sensibilità teorica del sistema, bensì il rapporto segnale-rumore sull’array di microfoni. È fondamentale che il segnale della perdita si distingua sufficientemente dagli ultrasuoni di fondo.
Perdita da una pompa per vuoto in un locale tecnico
| 1. | Effettuare la misura in condizioni operative reali, se la perdita si verifica solo sotto vuoto. |
| 2. | Iniziare con una distanza ridotta, poiché il segnale è spesso più debole rispetto alle perdite di aria compressa. |
| 3. | Utilizzare la FFT o una finestra di frequenza per ridurre le interferenze nella banda ultrasonica. |
| 4. | Esaminare i punti di tenuta da diverse angolazioni, poiché fessure e crepe possono emettere onde direzionali. |
| 5. | In presenza di rivestimenti chiusi, utilizzare aree aperte o fessure; non effettuare misurazioni attraverso il plexiglas o superfici chiuse. |
| 6. | Verificare sempre i punti caldi nel contesto dell’impianto: dare priorità ai componenti del vuoto e ai punti di tenuta, valutare con attenzione le superfici riflettenti. |
La pressione differenziale determina l'intensità del segnale. Maggiore è la differenza di pressione rispetto all'ambiente circostante, più forte è il segnale ultrasonico in corrispondenza della perdita. Come limite inferiore pratico dovrebbero essere presenti circa −300 mbar relativi (circa 700 mbar assoluti); al di sotto di tale valore, la perdita diventa più difficile da rilevare acusticamente.
Il trasporto di materiale può causare interferenze. Se il sistema a vuoto trasporta sostanze solide come granuli per stampaggio a iniezione, l’impatto delle particelle contro la parete del tubo può generare ultrasuoni a banda larga che coprono il segnale della perdita. Poiché si trova nella stessa banda di frequenza, lo spostamento della finestra di frequenza è di aiuto solo in misura limitata; pertanto, il controllo dovrebbe essere effettuato sotto vuoto senza trasporto simultaneo.
Le perdite molto piccole possono trovarsi al di sotto della soglia di rilevabilità acustica oppure essere mascherate da fonti di ultrasuoni più intense situate nelle vicinanze. Se il problema non può essere risolto nemmeno riducendo la distanza di misura, potrebbero essere necessari metodi di prova di tenuta supplementari.
La misurazione a ultrasuoni individua rapidamente le perdite tipiche nella pratica durante il funzionamento, ma non sostituisce ogni prova di tenuta altamente sensibile nel micro-ambito.
Approfondimento:Rilevazione perdite di aria compressa nonostante le fonti di interferenza ultrasonica
| Problema | Soluzione con ultrasuoni | Vantaggio |
| Il vuoto raggiunge il valore nominale solo lentamente | Controllare sistematicamente i punti di tenuta con gli ultrasuoni. | Individuazione più rapida di eventuali infiltrazioni di aria esterna. |
| Aumento del carico della pompa | Individuare i punti di perdita e stabilirne la priorità. | Minore carico sulla pompa e funzionamento più stabile. |
| La qualità del processo è instabile | Verifica delle guarnizioni e delle camere in condizioni reali. | Minore ingresso di aria esterna e condizioni di processo più stabili. |
| Perdita difficilmente accessibile | Misura da una posizione sicura o attraverso aree aperte. | Minore dispendio di smontaggio e ispezione più rapida. |
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