El comportamiento de tus sistemas de detección de fugas, así como, la configuración de los parámetros, juega un papel crítico al momento de calcular los ahorros en un sistema de recuperación de helio.
A continuación, exponemos los dos factores primordiales a comprender y tomar en cuenta:
PORCENTAJE DE CONCENTRACIÓN DE HELIO
Cuando el producto llega al sistema de detección de fugas, éste se encuentra a presión atmosférica. En términos prácticos, la presión atmosférica es igual a 1 atm = 1,013 mbar = 14.7 psi. Esta presión atmosférica se genera por el peso del aire que hay sobre la Tierra en el medio ambiente.
Dependiendo del sistema de detección de fugas, esta presión atmosférica puede ser disminuida por medio de una bomba de vacío previo a la inyección de helio, o puede permanecer en el producto y el helio es agregado sobre la presión atmosférica.
En sistemas de cámara de vacío, lo normal es que exista una evacuación de aire y, en sistemas sniffer, es común que no se haga la evacuación. La presión a la que el producto se lleva previo a la inyección de helio se conoce como pre-evacuación.
La pre-evacuación es importante para determinar la dilución de la concentración que existirá durante la prueba de fugas. A menor presión de pre-evacuación, mayor concentración de helio.
Supongamos que la presión de prueba del producto sea de 2000 mbarA. Tenemos un sistema de cámara de vacío dónde se realiza una pre-evacuación hasta 50 mbarA. Para llegar a la presión de prueba de 2000 mbarA, el sistema agregará 1950 mbarA de helio, ocasionando una dilución a la concentración del 97.5%
El helio diluido al 97.5% es el que es recuperado y sería suministrado de vuelta al sistema generando una segunda dilución y, así sucesivamente, hasta llegar a una concentración del 0%.
Supongamos ahora un sistema que no tenga un sistema de vacío para pre-evacuar. Tendríamos por lo tanto 1013 mbarA de aire, y sólo se agregarían 987 mbarA de helio para llegar a la presión de prueba de 2000mbarA, generando una dilución del 49.3%.
El helio diluido al 49.5% es el que es recuperado y sería suministrado de vuelta al sistema generando una segunda dilución; así sucesivamente, hasta llegar a una concentración del 0%. En este ejemplo, la dilución sería después de muy pocos ciclos.
Muchas veces los transductores de presión de los sistemas de detección de fugas tienen una resolución limitada y mostraran un valor de “0” lo cual nos hace pensar que la presión de pre-evacuación es “0”. Se debe revisar que el transductor utilizado tenga resolución mínima de 1mbarA.
PORCENTAJE DE RECUPERACIÓN
Después de la prueba de fugas, el gas dentro del producto es venteado de nuevo a presión atmosférica y recuperado. Dependiendo del sistema de detección de fugas y/o recuperador, puede existir una segunda etapa de recuperación por vacío donde se le genera un vacío al producto. Esta presión posterior a la prueba de fugas se conoce como post-evacuación.
La post-evacuación es importante para determinar la cantidad de gas que será recuperado posterior a la prueba de fugas. A menor presión de pre-evacuación, mayor recuperación.
Supongamos un sistema donde la presión de prueba del producto sea de 2000 mbarA. Al terminar la prueba se ventea y recupera a presión atmosférica, es decir, 1013 mbarA se quedarán dentro del producto y 987mbarA son recuperados, por lo tanto, nuestro porcentaje de recuperación será del 49.3%
Supongamos ahora un sistema que tenga un sistema de vacío para post-evacuar. Habríamos ya recuperado 987 mbarA por medio del venteo y se haría un vacío hasta llegar a una presión de 100mbarA. En este caso, tendríamos un porcentaje de recuperación del 95%.
¿CÓMO SE RELACIONAN LOS AHORROS CON ESTOS DOS CONCEPTOS?
Sí tenemos una pre y post evacuación de 0 mbarA, estaríamos hablando de un sistema donde el porcentaje de concentración de helio y el porcentaje de recuperación serían del 100%. Esto suena al “Santo Grial”, sin embargo, en la práctica, alcanzar dichos niveles involucraría tener un sistema de bombeo muy grande y eficiente, y tiempos de ciclo extendidos, los cuales no se adaptarían a las demandas de producción.
Supongamos un sistema donde tengamos un porcentaje de concentración de helio a la recuperación del 97%. A primera vista, parecería ser un gran porcentaje, veamos los efectos de la dilución después de 10 ciclos del recuperador.
¡Tendríamos una concentración de helio del 74%!
Para frenar y controlar los efectos de la dilución, los recuperadores tradicionales agregan helio al 100% directo al recuperador. Al agregar el helio al 100% la concentración aumentará; a mayor cantidad de helio al 100% agregado, mayor será la concentración.
Uno pensaría que la cantidad de helio necesaria para subir del 97% al 100% es poca. Pero en realidad no lo es. Imagina que tienes un vaso con agua natural y le agregas 1 gota de colorante , el agua cambiara de color por su puesto.
¿Sería suficiente agregar 1 gota de agua natural para lograr que el agua vuelva a ser completamente transparente? Ambos sabemos que la respuesta es no. La cantidad de agua necesaria para lograr que el agua vuelva a ser transparente sería considerablemente alta.
Ahora, supongamos que el vaso esta completamente lleno. Tendríamos que primero vaciar una parte de la mezcla para tener espacio para agregar más agua natural, en el proceso, estaríamos desperdiciando agua natural junto con el colorante.
Lo mismo sucede con los recuperadores de helio. La cantidad de helio al 100% necesario para aumentar la concentración del 97% al 100% es muy alta. Y la cantidad de helio al 100% que podemos agregar sin desbalancear el sistema es limitada. Esta cantidad de gas depende de la presión de post-evacuación.
Partiendo del mismo ejemplo donde la presión de prueba es de 2000 mbarA, pre-evacuación 50mbara, y post-evacuación de 100 mbarA.
Tenemos 50 mbarA faltantes para balancear nuestro sistema, es decir, necesitamos agregar 50 mbarA para que tener suficiente gas para presurizar en el siguiente ciclo.
Estos 50 mbarA son los que el recuperador tiene oportunidad de agregar para mejorar la concentración. Si el sistema agrega más de esos 50 mbarA pasará lo mismo que con el vaso y el recuperador tendrá que deshacerse de gas para poder dar espacio, de lo contrario, el sistema tendría una sobrepresión, la cual terminaría en una condición catastrófica de seguridad.
¿Qué pasa si tenemos un sistema donde la pre y post evacuación son las mismas?
Este es un sistema donde el recuperador no tendría espacio para agregar helio al 100% sin tener que desperdiciar helio recuperado. Esta es una condición crítica para los ahorros de los recuperadores tradicionales y es muy común en sistemas de sniffer.
Bueno, ¿entonces conviene recuperar a una presión mucho mayor que la de pre-evacuación?
Sí. Esto le da más espacio a los recuperados para agregar helio y mejorar la concentración, sin la necesidad de deshacerse del helio recuperado. Sin embargo, los porcentajes de concentración tampoco serán muy altos y, al no recuperar todo el gas, también estás sacrificando rendimientos.
¿CÓMO MaXIMIZO LOS AHORROS?
Es importante partir de evaluar tus concentraciones de salida vs. la que le estás pidiendo al recuperador. No es bueno pedirle al sistema altas concentraciones que involucren una gran cantidad de helio puro. También, evalúa la presión de post-evacuación vs. la de pre-evacuación para determinar si el sistema está balanceado, y hay espacio para el helio puro.
Finalmente, en VES hemos desarrollado un sistema revolucionario de recuperación, el cual, entrega una concentración de salida consistente del 95% con ahorros garantizados del 90%, sin importar las variables que presentamos en este artículo. Contáctanos para conocer más.
