SISTEMA DE DETECCION DE FUGAS EN TUBERIAS CON TECNICAS NO DESTRUCTIVAS

1- Que son ensayos no destructivos:

Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de nondestructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenomenos fisicos tales como ondas electromagneticas, acusticas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada.
En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para el propietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. En ocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad y continuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes de los ensayos destructivos.

2- Entre los ensayos no destructivos más comunes se encuentran:

2.1- Ultrasonido
2.2- Analisis de aceite y ferrografia
2.3- Analisis de vibraciones y de ruido
2.4- Analisis metalografico
2.5- Corrientes inducidas
2.6- Liquidos penetrantes
2.7- Particulas magneticas
2.8- Perdida de flujo magnetico
2.9- Radiografia
2.10- Termografia

3- Pruebas de detección de fugas:

Las pruebas de detección de fugas son un tipo de prueba no destructiva que se utiliza en sistemas o componentes presurizados o que trabajan en vacío, para la detección, localización de fugas y la medición del fluido que escapa por éstas. Las fugas son orificios que pueden presentarse en forma de grietas, fisuras, hendiduras, etc., donde puede recluirse o escaparse algún fluido.

La detección de fugas es de gran importancia, ya que una fuga puede afectar la seguridad o desempeño de distintos componentes y reducen enormemente su confiabilidad. Generalmente, las pruebas de detección de fugas se realizan:

Para prevenir fugas de materiales que puedan interferir con la operación de algún sistema.

Para prevenir fuego, explosiones y contaminación ambiental, o daño al ser humano.

Para detectar componentes no confiables o aquellos en donde el volumen de fuga exceda los estándares de aceptación.

El propósito de estas pruebas es asegurar la confiabilidad y servicio de componentes y prevenir fallas prematuras en sistemas que contienen fluidos trabajando a presión o en vació. Los componente o sistemas a los cuales generalmente se les realiza pruebas de detección fugas son:

Recipientes y componentes herméticos
Para prevenir la entrada de contaminación o preservar internamente los fluidos contenidos. Por ejemplo: dispositivos electrónicos, circuitos integrados, motores y contactos sellados.

Sistemas herméticos
Para prevenir la pérdida de los fluidos contenidos. Por ejemplo: sistemas hidráulicos y de refrigeración; en la industria petroquímica: válvulas, tuberías y recipientes.

Recipientes y componentes al vacío
Para asegurar si existe un deterioro rápido del sistema de vacío con el tiempo. Por ejemplo: tubos de rayos catódicos, artículos empacados en vacío y juntas de expansión.

Sistemas generadores de vacío
Para asegurar que las fugas se han minimizado y mejorar su desempeño.

4- Tipos de prueba de fuga:

Las pruebas de fuga comúnmente utilizadas se basan en uno o más de los siguientes principios:

Ultrasonido
Este ensayo comúnmente se aplica en la detección de fugas de gas en líneas de alta presión. Dependiendo de la naturaleza de la fuga, el gas al escapar, produce una señal ultrasónica que puede detectarse con una sensibilidad aproximada de 10-3 cm3/s.

Por Burbujeo
Este ensayo se basa en el principio de generación o liberación de aire o gas de un contenedor, cuando este se encuentra sumergido en un líquido. Se emplean frecuentemente en instrumentos presurizados, tuberías de proceso y recipientes. Es una prueba más bien cualitativo que cuantitativo, ya que es difícil determinar el volumen de la fuga.

Por Tintas Penetrantes
Consiste en rociar tintas penetrantes en las zonas de alta presión donde se desea detectar fugas. Si existe alguna fuga, la presión diferencial del sistema hará filtrar la tinta hacia el lado de baja presión del espécimen ensayado.

Por Medición de Presión
Este tipo de prueba se utiliza para determinar si existen flujos de fuga aceptables, determinar si existen condiciones peligrosas y para detectar componentes y equipo defectuoso. Se puede obtener una indicación de fuga relativamente exacta al conocer el volumen y presión del sistema y los cambios de presión respecto al tiempo que provoca la fuga.

Algunas ventajas de este método son que se puede medir el flujo total de la fuga independientemente del tamaño del sistema y que no es necesario utilizar fluidos trazadores.

Por Detección de Halógenos (Diodo de Halógeno)
Este tipo de prueba es más sensitivo que los anteriores. Fugas tan pequeñas como 10-5 cm3/s pueden detectarse con facilidad. Las dos limitantes de este ensayo son que se necesitan gases de trazado especiales y el uso de calentadores de alta temperatura, lo cual resulta inconveniente en ambientes peligrosos.

Por Espectrómetro de Helio
Se considera la técnica de detección de fugas, tanto industrial como de laboratorio, más versátil. Tiene las mismas limitantes que el ensayo por detección de halógenos porque se requiere de helio como gas de trazado y, el tubo del espectrómetro se mantiene a alta temperatura mediante filamentos calefactores. Sin embargo, el helio es completamente inerte y menos caro que los gases halógenos. La sensibilidad es del orden de 10-11 cm3/s.

Con Radioisótopos trazadores
En esta técnica se utilizan radioisótopos de vida corta como fluidos trazadores para probar cavidades selladas herméticamente y circuitos cerrados de tubería. La pérdida de flujo o la detección del gas trazador en sitios no esperados son la evidencia de fuga. Esta técnica tiene la misma sensibilidad que el ensayo por Espectrómetro de Helio, aunque es más caro y es necesario establecer medidas de seguridad adecuadas debido a la radiación.

La selección del método a utilizar generalmente se basa en el tipo de fuga a detectar, el tipo de servicio del componente en cuestión y el costo de la prueba. En cualquier caso es necesario, al igual que en otros métodos de pruebas no destructivas, que el personal que las realice este calificado en la aplicación de las mismas

EL PLUVIOGRAFO

El pluviógrafo es un instrumento meteorológico utilizado en el estudio y análisis de las precipitaciones, su funcionamiento y uso esta estrechamente relacionado con el pluviómetro. El pluviógrafo tiene por función registrar en un gráfico la cantidad de agua caída en un periodo de tiempo determinado, lo cual permite establecer la distribución e intensidad de las lluvias, ya que permite conocer la hora de comienzo y finalización de las precipitaciones así como su intensidad en litros por metro cuadrado caídos en una hora, hay que tener mucho cuidado con este término, porque cuando oímos que la precipitación recogida en una hora ha tenido una intensidad determinada, no quiere decir que haya caído toda esa cantidad; significa solamente que, si la precipitación hubiera continuado con esa intensidad durante una hora, se hubieran recogido los litros indicados.

El Pluviómetro

Es un instrumento que mide la cantidad de agua caída (lluvia) en un periodo de tiempo. Consiste, básicamente, de un recipiente en cuyo extremo superior tiene un brocal (entrada) de 200 cm2 de área por donde el agua ingresa a través de un embudo hacia un colector, quedando depositada. Posteriormente, esta precipitación es medida mediante una probeta graduada en mm, con lo cual, obtendremos la cantidad de agua caída.

El Pluviógrafo

Este es un aparato registrador que sirve para registrar en forma continua la cantidad total y la duración de lluvia caída en milímetros(mm), de los registros puede definirse no sólo la altura de la precipitación caída sino también, cuanto ha caído, permitiendo analizar la distribución de la lluvia en el tiempo. Al igual que el pluviómetro posee un brocal en la parte superior por donde ingresa el agua hacia un depósito llamado cámara de sifonaje, en cuyo interior existe un flotador, el cual al recibir una cierta cantidad de precipitación (10 mm) provoca una sifonada hacia un colector que esta en la parte inferior del instrumento. Este ciclo se va repitiendo hasta que el periodo de precipitación termina. El flotador tiene incorporado un pequeño brazo con un plumón de tinta, el cual, gráfica las variaciones de la precipitación en un diagrama que está adherido a un sistema de relojería semanal.

Tipos de Pluviógrafos

1- Pluviógrafo de balanza: Consiste en un instrumento que permite recoger y registrar una cantidad representativa de lluvia, para eso el agua se colecta en un recipiente similar al pluviómetro cuyo peso accione un mecanismo acoplado al dispositivo registrador.

2- Pluviógrafo de flotador: En este tipo la lluvia captada por una boca de sección normalizada igual a la del pluviómetro cae dentro de un recipiente que contiene un flotador. A medida que el nivel de agua en el depósito sube, lo hace también el flotador, el que se halla vinculado al sistema registrador.

La capacidad del recipiente es igual al volumen de agua correspondiente a 10mm de lluvia, de modo que al llenarse se accione un sifón que desahogue el recipiente a un depósito y el flotante retorna a su posición inicial, para luego volver a subir si la lluvia continua.

3- Pluviógrafo a cubeta basculante: Este tipo de pluviografo cuenta, bajo la boca del embudo, con un compartimiento en el que hay dos cubetas, una de las cuales recibe el agua precipitada y al llenarse, se produce un desequilibrio que hace que la cubeta vuelque la cantidad de agua que contiene, moviendo a la segunda cubeta al lugar de recolección del agua. En ese momento se acciona un circuito eléctrico que marca o produce el registro correspondiente.

Los Pluviogramas

Los pluviogramas registran las precipitaciones de una semana. Esta lectura deberá indicar la cantidad de precipitación acumulada cada un determinado período de tiempo. En síntesis, el objetivo es, a partir de la imagen escaneada de un pluviograma, poder obtener una planilla que contenga la cantidad de precipitación acumulada cada un cierto período de tiempo (período de muestreo) durante una semana.

Importancia del pluviógrafo

Para predecir caudales críticos y para ingeniería de diseño de obras hidráulicas, es necesario asociar una probabilidad a lluvias máximas de diferentes duraciones. Deducir la probabilidad de ocurrencia de un evento requiere contar con registros continuos de precipitación, a partir del procesamiento de la información pluviográfica.

Muchas obras de ingeniería civil son profundamente influenciadas por factores climáticos, entre los que se destaca por su importancia las precipitaciones pluviales. En efecto, un correcto dimensionamiento del drenaje granizaría la vida útil de una carretera, una vía férrea, un aeropuerto. El conocimiento de las precipitaciones pluviales extremas y el consecuente dimensionamiento adecuado de los órganos extravasores de las represas garantizará su seguridad y la seguridad de las poblaciones y demás estructuras que se sitúan aguas abajo de la misma. El conocimiento de las lluvias intensas, de corta duración, es muy importante para dimensionar el drenaje urbano, y así evitar inundaciones en los centros poblados.

Las características de las precipitaciones pluviales que deben conocerse para estos casos son:

La intensidad de la lluvia y duración de la lluvia: estas dos características están asociadas. Para un mismo tiempo de retorno, al aumentarse la duración de la lluvia disminuye su intensidad media, la formulación de esta dependencia es empírica y se determina caso por caso, con base en datos observados directamente en el sitio estudiado o en otros sitios vecinos con las mismas características orográficas.