Teoria

Fasi di collaudo

Ad introduzione di una descrizione dettagliata dei vari tipi di strumenti automatici per prove di tenuta in pressione , é necessario definire alcune caratteristiche in comune ai vari principi di funzionamento. Ogni sistema descritto ha in comune la necessitá di creare uno sbalzo o differenza di pressione tra la zona considerata ermetica e l'esterno di tale corpo.

Tale fase é chiamata fase di riempimento.

In linea di principio il riempimento può essere eseguito sia con pressioni positive che negative, sia con pressione (o depressione) applicata dall'interno o dall'esterno del pezzo in prova.

In seguito a tale fase avremo una fase di assestamento , necessaria per stabilizzare i valori di pressione o portata della misura di fuga.

Solo al termine di queste due fasi avremo l'esecuzione della effettiva misurazione della perdita , nelle varie strategie che analizzeremo in dettaglio. Riportiamo a titolo chiarificativo un grafico con un tipico andamento della pressione nella esecuzione di una prova di tenuta di tipo manometrico (calo di pressione).

La strategia di riempimento , quindi se dall'interno del pezzo ( caso piú generico ) o dall'esterno (campana) , il tipo di riempimento e cioé pressione o depressione e il valore di tale pressurizzazione, deve venire scelto caso per caso analizzando il particolare da collaudare. Per tale scelta il primo parametro da affrontare é il valore di pressione da utilizzare per eseguire il riempimento , quindi la prova.

Considerando l'utilizzo di comune aria compressa industriale tale valore può essere compreso nei casi piú comuni tra -1 bar e 10 bar , e in caso di prove di tenuta unite a prove di rottura o esplosione tale valore può arrivare anche oltre i 40 bar.

Contrariamente a quanto si possa supporre intuitivamente, l'utilizzo di alti valori di pressione peggiora le performances complessive dei test in quanto se da un lato viene proporzionalmente aumentato il valore di perdita misurato, che comunque é proporzionale alla scala delle misure di pressione o portata, l'utilizzo di alte pressioni complica l'andamento della fase di riempimento e delle successive fasi di stabilizzazione o assestamento.

Pertanto, ed in linea di principio sono da prediligere prove e riempimenti eseguiti a bassa pressione (meno di 1 bar). L'utilizzo di un riempimento in depressione può ad esempio migliorare la tenuta del pezzo durante le fasi di prova. Nel caso di barattoli o di particolari con ampia sezione "aperta", ad esempio "coppe" olio di motori o semigusci di carter, un semplice basamento in gomma morbida é sufficiente a rendere ermetico il particolare, senza necessitá di esercitare eccessive forze di contrasto. Il riempimento in depressione può però essere falsante in caso di prove su particolari plastici saldati, poiché la depressione tende a fare collabire e quindi "incollare" la saldatura difettosa. In tale caso di particolari plastici saldati l'alta pressione aiuta a dilatare l'eventuale difetto, quindi la prova eseguita a pressione tra 3 o 8 bar unisce ad una prova di tenuta un'eventuale prova di robustezza delle saldature.

Particolare attenzione deve essere riposta quando il particolare in collaudo é composto da meccanismi a tenuta "non lineare" quali valvole o battenti a molla e le prove devono essere eseguite o ad una pressione molto inferiore o molto superiore al punto di intervento di tali valvole. Su particolari meccanici quali carter in ghisa di motori o di mototrasmissioni vi é sempre da considerare la presenza o meno di paraoli o componenti garantiti fino ad una nota pressione. I capitolati di prove per particolari per gas e cucine indicano le perdite a basse pressioni, genericamente 150 mbar. Nota importante é per quei particolari metallici che hanno un comportamento di dilatazione dopo il riempimento in pressione.

Tali particolari, quali serpentine, scambiatori di calore, ecc tendono a dilatarsi meccanicamente al termine del riempimento, in modo progressivo alla pressione immessa. Considerando i casi nei quali tali elementi debbono essere necessariamente collaudati a pressioni relativamente alte (4..7 bar), e dove tale dilatazione non é compensabile dalla fase di assestamento, se non con tempi di lunghezza proibitiva, l'utilizzo di un preriempimento ad un valore maggiore a quello di prova consente ottimi risultati di dilatazione/rilassamento, contenendo drasticamente il tempo complessivo di prova. In sintesi, la scelta del valore di pressione al quale eseguire le prove deve ricalcare da un lato la pressione di funzionamento reale del componente, considerando di volta in volta benefici e svantaggi dei vari livelli di pressione.

La scelta di un riempimento in "campana", e quindi dall'esterno del pezzo, genericamente in depressione, é discussa in seguito in apposito paragrafo. Comune ad ogni tipo di riempimento é il gas utilizzato, che nella maggioranza dei casi é aria compressa. Tale aria si intende filtrata, ovviamente priva di olio, e il maggiormente possibile deumidificata. Se é usata aria industriale di un circuito ad uso generico l'applicazione di una bombola o vaso di espansione locale allo strumento di collaudo migliora le caratteristiche di varianza di temperatura tra aria e particolare.

Alternativamente all'aria possono essere utilizzati gas con atomo di dimensioni piú piccole, quali l'elio, poiché maggiorano la fluiditá di perdita ed accentuano la sensibilitá della prova. E' infine necessario considerare l'utilizzo di gas inerti quali l'azoto, nel caso di prove in componenti giá trattati con elementi esplosivi o infiammabili, quali prove su rami benzina di auto o componenti per carburanti in genere.