fugas de referência Detecção de fugas Ensaios de permeação Geração de microfluxos Fugas de He Fugas de outros gases
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Detecção de fugas
Os ensaios de estanquidade com detecção de gás sinalizador por espectrometria de massa são os mais sensíveis para detectar fugas. Quando comparados com o conhecido teste da bolha, podem facilmente atingir um limite de detecção 100 milhões de vezes inferior! Isto quer dizer que fugas que levariam dezenas de anos a produzir uma bolha de ar poderão ser rapidamente detectadas por este método. Nestes ensaios, utiliza-se um gás (tipicamente hélio) para testar a envolvente desejada. Por exemplo, a caixa de um transformador pode ser ligeiramente pressurizada com hélio, fazendo-se passar em seguida uma sniffer (cheirador) ligado a um espectrómetro de massa sintonizado na massa do hélio. Se o hélio passar do volume interior para o espaço exterior é detectado pela sniffer e a posição exacta da fuga é localizada.
Outro exemplo pode ser um ensaio de estanquidade de um disjuntor que se pretenda estanque ao SF6. Se este for enchido com hélio, a estanquidade pode ser imediatamente testada. O espaço exterior é evacuado e ligado ao detector de fugas. O fluxo de hélio é medido e pode ser usado para validar o processo de selagem se cumprir o critério de aceitação (que estabelecerá a fuga máxima admissível). Se o sistema for estanque ao hélio, ainda mais o será ao SF6, visto que o hélio é mais difícil de confinar. Se necessário, o fluxo de hélio pode ser corrigido para um fluxo equivalente de SF6. A detecção directa de SF6 também é possível embora seja menos sensível e mais difícil de rastrear. As preocupações ambientais estão na origem dos requisitos cada vez mais apertados no que respeita à utilização e confinamento de gases fluorados (gases-F), devido à sua conhecida contribuição para o efeito estufa. No contexto dessas preocupações, os recentes regulamentos da Comunidade Europeia 842/2006 e 1516/2007 estabeleceram a obrigação de inspecções periódicas para todos os equipamentos que possuam mais de 3 kg de gases-F [4], [5]. Essas inspecções devem garantir que nenhuma fuga seja detectada por um detector de fugas com uma sensibilidade de 5g/ano. Esta fuga corresponde a um fluxo volumétrico de 6×10-8 Pa.m3/s para o comum R-134a, ou à formação de uma bolha de gás em aproximadamente 30 minutos. Em virtude de se tratar de um requisito bastante rigoroso, a aplicação destes regulamentos requer que os detectores de fugas utilizados passem em rigorosos testes de sensibilidade todos os anos.
Em Portugal, foi publicado o Decreto-Lei n.º 56/2011, que atesta a execução, na ordem jurídica nacional, do Regulamento (CE) n.º 842/2006, bem como dos respectivos regulamentos de desenvolvimento. O regime legal destina-se a todas as pessoas, singulares ou colectivas, que utilizem, recuperem, produzam, regenerem, destruam, reciclem, importem, exportem, coloquem no mercado ou explorem equipamentos ou sistemas que contenham gases fluorados com efeito de estufa constantes do regulamento n.º 842/2006, e também as preparações que os contenham na sua composição [6].
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Dentro da indústria portuguesa, a EFACEC já se encontra consciente do impacto no que diz respeito ao recurso da utilização de gases fluorados como o SF6, desde 2007. Consciente do impacto que a eventual má utilização destes gases podem ter para a contribuição do efeito de estufa, a EFACEC, promove a formação das pessoas que manuseiam este tipo de gases. Além disso, tem um acordo com outras empresas do ramo eléctrico, que estabelece um compromisso de utilização responsável do SF6 nos produtos destinados às redes eléctricas [7].
Geração e calibração de microfluxos
A garantia de qualidade de todos os métodos de detecção de fugas e de todos os requisitos que determinam o confinamento de fluidos dependem da qualidade com que se consegue calibrar as medidas, isto é, do modo como se consegue estabelecer uma relação quantitativa entre essas medidas e as unidades do SI.
O modo mais comum de realizar esse controlo é por comparação com fugas de referência. Estes dispositivos funcionam como geradores de fluxo constante que debitam uma quantidade de gás que é previsível e conhecida ao longo de muito tempo, tipicamente vários anos. Uma vez que estas fugas de referência estejam calibradas, podem ser usadas para calibrar equipamentos ou mesmo para calibrar outras fugas de referência. Nesta tese, descreve-se o projecto e a construção de fugas de referência de gases frigorigéneos (R134a) que podem ser utilizadas para ensaiar e calibrar detectores de fugas deste tipo.
A cadeia de calibração destas fugas tem de passar obrigatoriamente por um processo de calibração primário, isto é, um processo em que a sua medida é obtida a partir de outras grandezas (mais facilmente) rastreáveis. Como determinam as boas práticas de metrologia, as condições de calibração deverão ser semelhantes às condições em que o objecto em calibração deverá ser usado. Assim, é importante que as fugas de referência sejam calibradas com a mesma pressão de entrega (pressão exterior) em que serão usadas. Embora algumas fugas de referência sejam usadas para ensaios em vácuo e a sua calibração por métodos primários esteja bem estabelecida em laboratórios internacionais, o mesmo não acontece com as fugas com entrega de gás para a pressão atmosférica, como é o caso das fugas usadas em ensaios de circuitos frigoríficos.
Por este motivo, mostrou-se relevante a construção de um padrão primário capaz de efectuar as calibrações das fugas de referência desenvolvidas, em condições ajustáveis de pressão e de temperatura.
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