Na área industrial quando se fala em “teste de estanqueidade” estamos abrangendo uma enorme gama de testes que podem referir-se tanto à verificação de vazamentos em tubulações enterradas quanto às mangueiras de componentes automotivos.

Nesse texto, vamos abordar um pouco os tipos de “teste de estaqueidade” aplicados em uma linha de produção de manufatura. Para quem ainda não ouviu nada respeito, esse teste é aplicável em praticamente todas as peças por onde passe algum tipo de fluído. A presença de vazamentos em determinados locais significa que uma determinada peça (ou dependendo da ocasião, um lote inteiro) foi reprovada.

Os vazamentos em peças manufaturadas podem ocorrer por diversas causas que vão desde falhas de montagem de componentes à porosidade apresentada por certos de tipos de materiais. Os vazamentos também podem surgir devido a trincas, soldas e colagem mal feitas, abrasão, faltas de componentes, etc.

Escolha da tecnologia

As tecnologias mais comuns para testes de vazamento são: teste de bolha em tanque de água; perda de pressão ou vácuo; fluxo de massa; sniffer a gás helio; espectrômetro de massa a gás helio/vácuo. Antes de procurar a tecnologia mais adequada para testar peças em uma linha de produção quanto ao vazamento, é necessário ponderar algumas questões:

– Relação custoxbenefício do teste pretendido

– Produção desejada.

– Volume, material e configuração das peças produzidas

– Instalação e condições do ambiente de trabalho

– Ciclo de teste necessário para evitar gargalos na produção

– Teste independente da avaliação do operador

– Registro histórico do teste.

Quanto pode vazar numa peça?

É importante reconhecer que, mais cedo ou mais tarde, tudo vaza em algum nível. Poderá levar segundos, minutos, horas, dias, meses, anos, décadas, mas chegará uma hora que tudo vaza. A questão é: “Quanto pode vazar?”, ou seja: Qual é o limite de vazamento permitido para que um produto seja aprovado?

Partindo desse conceito, é preciso estabelecer que tipo de medição é mais adequado em cada processo. Veja os dois mais utilizados:

Taxa de vazamento: É o método que verifica o vazamento a partir da perda de pressão de uma peça ou do escorrimento de um fluido a partir de orifício por um certo período de tempo.

Para melhorar a velocidade e a confiabilidade de um teste, usa-se em geral, converter especificações de vazamento de um fluido para gás (ex. ar comprimido; hélio etc..).

Fluxo de ar: é o método atual de teste mais utilizado. Os vazamentos são medidos em unidades de fluxo de ar por unidade de tempo. A conversão de perda de pressão por unidade de tempo para fluxo é feita da seguinte forma:

Taxa de vazamento = 60 * Volume * DP / Tempo de Teste * Atmosfera.

Taxa de vazamento: em centímetros cúbicos/minuto

Volume: em centímetros cúbicos.

DP (perda de pressão): em psi

Tempo de teste: em segundos

Pressão atmosférica: em psi.

Obs.: É importante lembrar que quando outra unidade de pressão (dp) for utilizada, deverá ser considerada a mesma para pressão atmosférica.

A conversão de taxa de vazamento de um fluido para fluxo de ar (ou outro gás) pode ser obtida através da seguinte fórmula:

Qg = 0,068*Pa (Vl/Vg) * (dPg/dPl) QL.

Onde:
Qg	Vazamento do gás
Pa	Pressão média
Vl	Viscosidade do líquido
Vg	Viscosidade do gás
dPl	Variação de pressão do líquido
dPg	Variação de pressão do gás
QL	Vazamento do líquido

Repare que a fórmula acima não dará ao operador um resultado exato, uma vez que existem variáveis como: tipo de furo (tortuoso, múltiplo, canais, etc.), elasticidade da peça, temperatura e o tamanho molecular da substância (viscosidade do fluido). Esta última característica é importantíssima, uma vez que, dependendo da viscosidade do fluido, poderão ser adquiridos no mercado sistemas de testes menos rígidos muito mais baratos.

Além disso, peças boas estão sendo descartadas por empresas só porquê não passaram, de repente, num teste de tanque e apresentaram algumas bolhas. Entretanto, dependendo do fluido, muitas peças poderão nunca vazar durante toda a sua vida útil.

Pressão de teste

Em geral, a pressão de teste é equivalente à mais alta pressão de trabalho que uma peça pode ser submetida quando estiver em plena operação. Em alguns casos, as peças são testadas em plena operação e chegam a limites maiores que os testes em bancada feitos com gás ou ar comprimido.

O fluxo (dependendo do tipo de furo) tem a tendência de ser proporcional à pressão. Dependendo do tipo de vazamento, a relação pressão/fluxo para um orifício é quase linear. Estes fatores são importantes na hora de analisar e definir especificações de teste.

Teste com instrumentos por perda de pressão

Uma das alternativas para substituir o teste de tanque é utilizar os instrumentos de teste por perda de pressão. Eles podem detectar variações de pressão da ordem de 0,00005 psi e calcular a taxa de vazamento correspondente. Além disso, os instrumentos dotados de sistemas de comunicação permitem registrar os resultados dos testes e transferi-los para um computador ou impressora para análise de melhoria de processos.

A tecnologia consiste em pressurizar um determinado volume, isolar da fonte de ar, e medir a perda de pressão (ou ganho de pressão, se usar vácuo) do sistema por um tempo programado. Depois de pressurizar e permitir um tempo para estabilização, o instrumento mede qual a perda de pressão que ocorreu devido a um vazamento durante o tempo programado, calcula a taxa de vazamento equivalente e compara com um furo padrão de valor de fluxo conhecido.

Instrumentos mais avançados chegam podem exceder à sensibilidade de 1x 10(-3) centímetros cúbicos por segundo, mas pode ser afetada por influências como: condições da peça, resolução do transdutor em uso, e temperatura. Os teste a vácuo são menos sensíveis aos efeitos da temperatura, mas estão limitados a 14,7 psiv.

Os instrumentos dessa categoria são de alta precisão e de construção bastante simples. Possuem apenas um regulador de pressão, jogo de válvulas (para pressurizar, isolar e calibrar), transdutor de pressão e sistema eletrônico gerenciador.

O operador coloca a peça num dispositivo ou berço e o processo de vedação/teste é iniciado automaticamente mediante simples aperto de um botão ou comando bimanual. A vedação da peça pode ser feita de forma manual. Em alguns segundos o teste está concluído e o instrumento mostra no display a taxa de vazamento resultante e se a peça está aprovada ou reprovada. Não mostra onde se encontra o furo.

Alguns instrumentos dotados dessa tecnologia podem reter peças reprovadas até que o operador as retire de forma manual. Para ganhar tempo e aumentar produção pode-se trabalhar com dois dispositivos numa única bancada de testes, de tal forma que o operador possa carregar uma segunda peça enquanto a primeira está sendo testada. Isso significa um melhor aproveitamento do tempo do operador em relação ao teste de tanque, com aumento de produção e condição de trabalho mais adequada.

Instrumentos por perda de pressão são indicados para os setores: automotivos (freios, sistema de combustível, arrefecimento e refrigeração, sistema de direção, baterias, etc.); eletrodoméstico (válvulas, bombas, compressores, etc.); médico hospitalar (cateter, seringas, reservatórios, etc.); hidráulicos (torneiras, válvulas e componentes afins).

Considerações sobre o teste de tanque Apesar de toda a evolução tecnológica, muitas peças ainda são pressurizadas e submersas em um tanque para a verificação de bolhas. O custo de implantação desse tipo de teste é baixo, uma vez que você não precisa mais do que um tanque ou tonel cheio de água para realizar a operação. Porém, algumas desvantagens são detectadas nesse tipo de teste: - A peça tem que estar seca, antes de continuar o processo; - Não dá para quantificar o vazamento (a taxa de vazamento depende do tamanho e quantidade de bolhas); - Depende de boa iluminação e cor de fundo do tanque; - Dependendo da geometria da peça, é necessário instalar um bom jogo de espelhos no interior do tanque; - Depende da atenção e concentração do operador; - Não é aplicável à produção automatizada; - Peças molhadas podem provocar acidentes; - Água fria pode mascarar o resultado do teste; Um teste de bolha tem uma sensibilidade em torno de 10 (-4) cc/m (centímetros cúbicos por segundo), mas em ambiente de operação, muita gente não permite tempo requerido de teste para que se consiga a sensibilidade mencionada. Aproximadamente dois minutos são necessários sob condições corretas de teste para visualizar 10 (-) 4 cc/min. (1 bolha de aproximadamente 3 mm de diâmetro).

Matéria originalmente publicada na revista Mecatrônica Atual, ano 4, nº 24 - Out / Nov - 2005