Con Craig Moller (Ingeniero Jefe), Brad Stewart (Jefe de Ingeniería de Software y Controles) y Steve Hartenberger (Jefe de Producto de Retroadaptaciones Eléctricas).
El vapor de agua está en todas partes. Incluso en un día frío y seco de invierno en el norte de Illinois, hay vapor de agua en el aire. Medimos el vapor de agua ambiental calculando el punto de rocío: la temperatura a la que debe enfriarse el aire para alcanzar una humedad relativa de 100% a una presión constante dada.
Por lo tanto, cuando la temperatura alcanza unos fríos 10° F en pleno invierno y el meteorólogo local informa de un punto de rocío de -7° F, esto indica que, suponiendo que las temperaturas nocturnas sigan su patrón habitual y la presión atmosférica se mantenga constante, podemos esperar que precipite agua de la atmósfera. Esto puede dar lugar a la formación de niebla o escarcha en superficies frías si la temperatura desciende por debajo de -7° F.
"-7° F sería un punto de rocío muy malo para el gas de relleno", explicó Craig Moller, Ingeniero Jefe de Ipsen. "Es demasiado contenido de agua. Cuando controlamos gases de proceso como el argón, normalmente buscamos puntos de rocío entre -60° F y -100° F".
Las altas temperaturas y las bajas presiones en el interior de un horno de vacío puede romper las moléculas de agua en sus elementos componentes: hidrógeno y oxígeno. Si se introduce oxígeno en un proceso de tratamiento térmico, puede provocar la decoloración u oxidación de las piezas, así como daños en la zona caliente.
Control del punto de rocío de los gases de proceso
Sensores de punto de rocío pueden desempeñar un papel importante en la protección de hornos y piezas frente a la entrada de vapor de agua en la cámara a través de fugas en los sistemas de gas de proceso.
Los sensores de punto de rocío suelen instalarse en línea con un gas de proceso, como argón o nitrógeno. El sensor comprueba la presencia y concentración de vapor de agua en el flujo justo antes de que el gas de proceso entre en la cámara de vacío. El sensor está conectado a un higrómetro con pantalla digital que puede proporcionar salidas de alarma analógicas, digitales y de doble relé. Los sensores de punto de rocío pueden proporcionar información precisa siempre que el gas esté fluyendo, ya sea a alta presión o a un goteo lento. Los sensores pueden configurarse para proporcionar una lectura para inspección manual o con seguimiento activo mediante una integración con el PLC y el software de control del horno, de modo que puedan registrarse tendencias y generarse alertas.
"Cuando se trata de nuestros clientes del sector aeroespacial, muchas de sus recetas especifican que determinados gases de proceso y de temple deben ser muy puros. Cuando piden gases de proceso como el argón, cuanto más seco es el gas, mayor es el coste", explica Brad Stewart, jefe de ingeniería de software y controles. "Los clientes del sector aeroespacial saben que, cuando utilizan argón para sus recetas de procesamiento térmico, tienen que cumplir normas específicas de punto de rocío".
Los proveedores de gas industrial pueden ofrecer productos con una pureza que va desde 99% hasta 99,995%, pero la conexión de grandes depósitos de gas al aire libre a hornos de vacío en una planta de producción puede implicar muchos metros de tuberías. No es raro encontrarse con muchas juntas, codos, accesorios y válvulas por el camino. Cada unión supone un riesgo de fuga, que incluso bajo presión positiva puede permitir que el aire ambiente (y específicamente el vapor de agua) entre en el sistema y cause la oxidación de las piezas.*
Además, hay recetas que pueden implicar la introducción de dos gases diferentes en el horno, como argón y nitrógeno, en las que cada uno tendría sus propias especificaciones de punto de rocío. "La mayoría de nuestros clientes que utilizan estos procesos saben que los necesitan (un sensor de punto de rocío) y piden específicamente que se incluyan en un horno nuevo o que se instalen en un retrofit", señala Steve Hartenberger, Jefe de Producto de Retrofits Eléctricos.
*El Principio de Bernoulli muestra que en un sistema de gas con presión direccional generada a partir de una tubería grande que se reduce a una tubería más estrecha, la presión del gas dentro de la tubería estrecha será menor que en la tubería más grande. Una fuga en una sección de esta tubería estrecha puede actuar como un vacío, arrastrando gases ambientales hacia el interior del sistema.
Se recomienda a los operadores con sensores de punto de rocío en línea que comprueben y registren las lecturas del punto de rocío antes de cada ciclo. Los sistemas integrados pueden informar y registrar las lecturas del punto de rocío durante todo el ciclo. Si una lectura de punto de rocío queda fuera de las especificaciones, se puede ordenar al sensor que active una alarma.
"Las alarmas de punto de rocío pueden ayudar a los operarios a identificar una posible fuente de oxidación", explicó Moller. "Cuanto mayor sea la velocidad del gas que se desplaza por la tubería, más posibilidades hay de que entre aire a través de una fuga, y más probabilidades hay de que salte la alarma".
Cuando se dispara una alarma del sistema de punto de rocío a mitad de ciclo, el operario querrá registrar las lecturas, la parte del proceso en la que se disparó la alarma y permitir que el ciclo se ejecute hasta su finalización, seguido de una inspección minuciosa de las piezas y de la zona caliente.
"Una alarma del sensor de punto de rocío suele significar que ha llegado el momento de probar los accesorios con burbujas", sugiere Moller.
Cómo identificar el origen de un problema de punto de rocío:
- Pruebe con burbujas los conductos de gas para comprobar si hay fugas en todas las uniones (juntas, codos, accesorios de conexión y válvulas).
- Comprobar que el gas del depósito cumple las especificaciones de pureza
- Después de completar una prueba de burbujas en las uniones, bombee hacia abajo la línea del horno que vuelve al depósito acumulador de gas y realice una prueba de vacío con helio.
- Si el sensor de punto de rocío sigue fuera de rango, realice otra prueba de burbuja de presión positiva desde el horno hasta la fuente de gas.