Eseguire un test di tenuta serve a verificare che un componente destinato ad impiego con un gas o un liquido sia esente da difetti tali da determinare una perdita del gas o liquido in esso contenuto. Tale test è molto importante quando il componente testato è destinato ad applicazioni con gas o liquidi esplosivi, infiammabili, tossici o sia impiegato in ambiti che potrebbero determinare contaminazione pericolose in caso di difettosità.

Nella tecnologia delle prove non distruttive, una perdita è un'area porosa, un foro, un'area permeabile ai gas o un'altra struttura nelle pareti di un oggetto in prova attraverso la quale solidi, liquidi o gas possono entrare o fuoriuscire in modo indesiderato a causa di una differenza di pressione o di concentrazione.

Eseguendo un test di tenuta si possono intercettare: o Difetti di stampaggio, come cricche e porosità o Difetti di saldatura o Difetti di incollaggio o Errori di montaggio (guarnizioni mancanti, mancanza di collanti, ad esempio) o Difettosità di componenti tecnici (labbri di tenuta tagliati, rigature su steli scorrevoli, ad esempio)

Sì, è possibile eseguire i test di tenuta anche in modo manuale, ed esempi di metodologie manuali per rilevare la presenza di perdite possono essere i seguenti: o Immersione in acqua del particolare, pressurizzato internamente, per verificare la formazione e/o emersione di bolle o Bagnatura esterna del particolare, pressurizzato internamente, con soluzioni saponose per verificare la formazione di bolle o Impiego di sonde a ultrasuoni per identificare la zona in cui il gas liberato in atmosfera genera emissione di onde ultrasoniche o Impiego di gas traccianti fluorescenti per la pressurizzazione del particolare e lampade UV per rilevare fenomeni di fluorescenza Questi metodi manuali non sono in grado di ottenere una misurazione della perdita ma al contempo permettono però di identificarne la localizzazione.

Le tecnologie impiegate per eseguire un test di tenuta automatico possono essere diverse, a seconda del componente da testare e dell’entità delle perdite da intercettare. o Misura del decadimento di pressione assoluto, dopo avere pressurizzato il particolare in prova o Misura del decadimento di pressione differenziale, dopo aver pressurizzato parallelamente il particolare in prova e un campione di riferimento sicuramente esente da perdite o Misura del flusso diretto, con sensore di portata, o Misura dell’incremento di pressione in un volume di contenimento e captazione del gas usato per pressurizzare il particolare in prova o Pressurizzazione con Elio o altro gas tracciante e monitoraggio mediante spettrometro di massa per rilevare la fuoriuscita di molecole del gas o Pressurizzazione con gas ionizzato e monitoraggio della conducibilità fra interno e esterno del componente mediante Esistono inoltre tecniche particolari per test di componenti piccoli e completamente sigillati che prevedono uso di gas come il Krypton 85, un isotopo radioattivo: si immette il componente in una piccola cavità stagna, si pressurizza con il gas per un certo tempo il volume interno alla camera ed esterni al particolare in prova, quindi si estrae il particolare e si monitora la sua radioattività, che sarà tanto maggiore quanto più gas è riuscito a penetrare all’interno.

Con il test di decadimento assoluto di pressione, il sistema misura e valuta la diminuzione di pressione (o depressione) relativa (cioè riferita alla pressione barometrica ambientale) presente all’interno del particolare in prova precedentemente pressurizzato. Con il test di decadimento differenziale di pressione, invece, il sistema misura e valuta la variazione di pressione (o depressione) differenziale fra quella presente all’interno del particolare in prova e di un secondo canale di riferimento, entrambi precedentemente pressurizzati alla pressione di prova. Il primo sistema presenta un limite tecnico insormontabile: al crescere della pressione di prova diminuiscono la risoluzione e la sensibilità del sistema, poiché non esistono trasduttori e convertitori in grado di garantire le risoluzioni necessarie; ad esempio, per poter garantire una risoluzione di 0,001 mbar a 8 bar (occorrerebbero 8 milioni di punti di risoluzione, ovvero 23 bit di risoluzione e stabilità reali). Tale limite non si pone per la soluzione differenziale, in quanto anche a pressioni di modo comune elevate (ovvero la pressione a cui si portano contemporaneamente particolare in prova e canale di riferimento) si possono impiegare trasmettitori di pressione differenziale con range di misura molto basso e quindi risoluzione elevata; ad esempio di potrebbe senza problemi operare a 10 bar con un trasmettitore differenziale da 20 mbar di fondo scala che garantisce 0,001 mbar di risoluzione di misura.

La scelta del tubo di collegamento corretto è determinante per ottimizzare le prestazioni del sistema di prova tenuta. Utilizzare sempre tubi per alta pressione, in RILSAN PA12 o con prestazioni superiori, evitando tubi extra flessibili in poliuretano o silicone. Alle basse pressioni la perdita di carico causata dal tubo potrebbe ridurre in modo significativo il flusso di aria e richiedere tempi di riempimento elevati; in tal caso, se il volume del tubo non risulta significativo rispetto a quello del pezzo in prova, è consigliabile aumentare la dimensione del tubo per avere una portata di aria superiore. Analogamente, ad alte pressioni, in molti casi sarà possibile impiegare tubi di sezione ridotta.

A parità di entità della perdita in termini volumetrici, il decadimento di pressione misurabile è inversamente proporzionale al volume del particolare in collaudo. Quindi la rilevazione della presenza di perdite è semplice in particolari di piccolo volume mentre diviene difficoltosa e in certi casi inefficace al crescere del volume, in quanto allungare il tempo di misura per valutare il decadimento di pressione su un intervallo di tempo più esteso determina anche una maggiore influenza dei fenomeni di scambio termico che possono alterare il risultato del test.

La temperatura influenza pesantemente il comportamento dei gas, che sono governati dalla legge dei gas perfetti: P x V = N x R x T nella quale T indica la temperatura assoluta espressa in gradi Kelvin. Una variazione di temperatura da 20 °C a 20,2 °C, ovvero da 293,15 K a 293,35 K, in condizioni di volume e moli di gas costanti determina un incremento di pressione dello 0,068% che potrebbe sembrare irrisoria, ma a 1 bar significano 0,68 mbar, un valore molto maggiore della risoluzione con la quale molti misuratori di perdite operano e quindi in grado di alterare il risultato dei test. Con i dati dell’esempio, una piccola perdita di 0,68 mbar potrebbe essere completamente mascherata da un incremento di temperatura di soli 0,2 °C.

Generalmente un componente che deve soddisfare specifiche di tenuta stagna prevede indicazioni a disegno di: o Pressione di prova o Tempo di misurazione o Limite massimo di perdita, espresso come decadimento di pressione o perdita volumetrica

Se espresso come decadimento di pressione, il limite è in genere espresso in Pa, Pa/s, Pa/minuto, mbar, mbar/s, ovvero con un’unità di misura pressione/tempo. Se espresso come perdita volumetrica, il limite è in genere espresso in cc/minuto, cc/h, ml/minuto, ml/h, l/minuto, l/h, ovvero con un’unità di misura volume/tempo. Nei paesi anglosassoni è molto comune esprimere le portate anche in scfm, ovvero Standard Cubic Feet per Minute.

Non c’è nessuna differenza: nel Sistema Internazionale (SI) l'unità di misura del volume è il metro cubo (m 3 ), ma sono accettate anche unità non SI come il litro (l) e il suo sottomultiplo, il millilitro (ml). cc e ml sono equivalenti perché cc è acronimo di centimetro cubo (cm 3 ) e quindi 1 ml = 1 cm 3 .

Le diciture scc e ncc significano Standard Cubic Centimeter e Normal Cubic Centimeter e indicano le condizioni di normalizzazione: STP o NTP. Le condizioni standard STP (Standard Temperature and Pressure) per un gas sono definite da IUPAC e sono 0 °C (273,15 K) e 1 bar (100 kPa). La definizione più recente delle condizioni normali (NTP) definite dal NIST prevede invece 20 °C (293,15 K) e 1 bar (100 kPa). Quindi con scc o ncc si identifica un volume di 1 cm 3 di gas in condizioni STP 0 °C / 1 bar o NTP 20 °C / 1 bar. Esistono inoltre ulteriori condizioni di riferimento standard: la ISO 13443 prevede 15 °C (288.15 K) e 1 atmosfera (101.325 kPa), mentre le condizioni ambiente standard (SATP) si usano spesso in chimica e sono definite come 25 °C (298,15 K) e 1 bar (100 kPa).

La conversione di una perdita espressa in modo volumetrico nel decadimento di pressione equivalente indotto (o viceversa) richiede la conoscenza del volume totale del circuito di prova: F ml/min = 0,0006 x V cm 3 x Δp/Δt Pa/s Δp/Δt Pa/s = F ml/min / (0,0006 x V cm 3 ) Quindi una perdita di 1 ml/minuto da un volume di 1 litro (1000 cm 3 ) induce un decadimento di pressione di: 1 ml/min / (0,0006 x 1000 cm 3 ) = 1,667 Pa/s = 100 Pa/minuto = 1 mbar/minuto Il nostro convertitore può eseguire per te il calcolo!