Para convertir la caída de presión en una tasa de fuga de una entrada de cables, multiplique el volumen efectivo de gas por la caída de presión, divida por el tiempo de medición y, después, aplique la presión y temperatura de referencia de notificación. Primero separo la pérdida de gas del enfriamiento, el cambio de volumen y las fugas del dispositivo de ensayo. Una vez controlados esos efectos, el resultado proporciona una tasa media de pérdida de gas para el conjunto y las condiciones ensayadas.
El ejemplo desarrollado convierte una caída de 0.2 kPa en un volumen de 0.500 L durante 60 segundos en 1.0 mL/min bajo las condiciones de referencia indicadas. Un segundo cálculo muestra por qué un enfriamiento de apenas 0.3°C puede producir una caída de presión similar.
Conclusiones principales
- Incluya el dispositivo de ensayo y los tubos conectados en el volumen efectivo de gas.
- Establezca la estabilidad de la temperatura del gas durante el intervalo de medición.
- Distinga entre caída de presión, caudal presión-volumen y caudal volumétrico de referencia.
- Informe el gas, las condiciones de ensayo y las condiciones de referencia junto con el resultado.
- Aplique el límite de aceptación y la regla de decisión del conjunto a esa misma magnitud.
Defina el volumen de gas y el límite del ensayo
La tasa de fuga es la cantidad de fluido que atraviesa un límite definido por unidad de tiempo en las condiciones indicadas. Empiezo por delimitar el espacio de gas conectado. Un ensayo completo de una caja de conexiones incluye la junta de la tapa y todas las entradas conectadas. Un dispositivo que aísla un prensaestopas mide un conjunto más limitado. El glosario de tasas de fuga explica la magnitud y sus condiciones de notificación.
Empiece por identificar el gas, el sentido de la diferencia de presión y las interfaces incluidas en el ensayo. Si se ensaya toda la envolvente, la junta de la tapa y las demás entradas pueden contribuir al resultado. La guía sobre la integridad del sellado de cajas de conexiones explica cómo identificar esos límites.
El volumen efectivo de gas es el espacio de gas comunicado que representa la medición de presión, incluida la cavidad de la muestra, el dispositivo de ensayo y los tubos dentro del límite de aislamiento. Los componentes sólidos desplazan gas, mientras que los tubos de conexión añaden volumen. Determine este volumen con el método especificado para el banco de ensayo; utilice un volumen equivalente calibrado cuando lo exija el método de medición. La explicación de Cosmo Instruments sobre la calibración de fugas describe por qué se necesita el volumen interno equivalente para convertir una respuesta de presión en unidades de tasa de fuga.
Los errores de volumen se trasladan directamente a esta conversión. Si el volumen efectivo real es 0.5 L pero introduce 0.4 L, la tasa calculada será un 20% demasiado baja para la misma caída de presión registrada. Por tanto, determinar correctamente el volumen es un paso previo a la conversión.
¿Cuánta caída de presión puede producir el enfriamiento?
Comparo el registro de presión con el registro de temperatura del gas antes de convertir la caída. El enfriamiento reduce la presión aunque la cantidad de gas permanezca constante. La ecuación de estado del gas ideal de la NASA relaciona la presión absoluta, el volumen, la cantidad de gas y la temperatura absoluta. Para una cantidad fija de gas en un volumen fijo, la presión cambia en proporción a la temperatura en kelvin.
Considere un ejemplo separado, sin fugas. El gas parte de 200 kPa absolutos y 20°C, o 293.15 K. El cálculo utiliza la escala kelvin; la conversión de temperatura del NIST suma 273.15 a un valor en grados Celsius. Si se enfría solo 0.3°C mientras el volumen permanece constante, la caída de presión prevista es:
Esa caída es ligeramente mayor que la pérdida de 0.2 kPa utilizada en el ejemplo de fuga que aparece a continuación. Interpretar toda la caída como gas que escapa daría un resultado de fuga falso.
Por ejemplo, suponga que un presupuesto de medición hipotético permite como máximo una pérdida aparente de presión de 0.02 kPa por enfriamiento en estas condiciones iniciales. La relación del gas a volumen fijo da un cambio de temperatura permitido de 293.15 × 0.02 ÷ 200 = 0.029315 K, aproximadamente 0.029°C. Utilizo este tipo de cálculo para comparar el control térmico requerido con la capacidad demostrada del banco de ensayo. Establezca la asignación real mediante el presupuesto de incertidumbre de medición; el margen de 0.02 kPa aquí es ilustrativo.
Los dos casos hipotéticos siguientes parten de las mismas condiciones. Uno supone pérdida de gas a temperatura estable; el otro mantiene constante la cantidad de gas y permite que se enfríe.
El llenado puede dejar el gas y la muestra a temperaturas distintas. Inicio el intervalo de detección cuando se cumplen los criterios de estabilización del procedimiento, utilizando las mediciones de temperatura adecuadas para ese banco de ensayo. La temperatura ambiente por sí sola puede pasar por alto cambios que continúan dentro de la muestra. Una envolvente o un dispositivo de ensayo mecánicamente flexible también puede expandirse tras el llenado, aumentando el volumen de gas y reduciendo la presión. Estos efectos son especialmente importantes cuando la caída medida es pequeña.
La sección 5.5 de NASA-STD-7012A incluye la presión interna y barométrica, la temperatura, el volumen de la muestra y el volumen del dispositivo en su método de caída de presión para equipos de la NASA. Esas variables ofrecen una referencia de medición útil. Para una entrada de cables, utilice los criterios de estabilización, la presión de ensayo y el límite de aceptación establecidos para el conjunto y el banco de ensayo reales.
Calcule paso a paso la tasa de fuga de referencia
Primero calculo el caudal presión-volumen y luego lo convierto en un caudal volumétrico bajo condiciones de referencia explícitas. El siguiente modelo trata la pérdida de presión como una pérdida de gas ideal a volumen efectivo y temperatura del gas constantes. El procedimiento de medición controla las fugas del dispositivo de ensayo y otros efectos de fondo. Utilice esta expresión para el intervalo estabilizado al que se aplican esos supuestos.
Registre los datos de entrada
Estos valores hipotéticos de un ensayo con aire describen un intervalo de medición estabilizado. Permiten seguir las unidades y el cálculo; seleccione la presión y el intervalo de ensayo reales mediante el procedimiento de ensayo del conjunto:
| Entrada | Símbolo | Valor supuesto |
|---|---|---|
| Volumen efectivo de gas conectado | 0.500 L | |
| Presión absoluta inicial | 200.0 kPa absolutos | |
| Presión absoluta final | 199.8 kPa absolutos | |
| Intervalo de detección | 60 s | |
| Temperatura constante del gas de ensayo | 20°C = 293.15 K | |
| Presión absoluta de referencia | 100 kPa absolutos | |
| Temperatura de referencia | 20°C = 293.15 K |
La pérdida de presión medida es , lo que da 0.2 kPa. La presión de referencia de 100 kPa define el volumen utilizado para informar el resultado; no es la presión de ensayo ni la diferencia de presión a través del sello. Registre por separado la presión externa para describir esa diferencia de ensayo.
Calcule el flujo presión-volumen
El caudal de presión-volumen es la magnitud presión-volumen que se pierde por unidad de tiempo, expresada aquí a la temperatura del gas de ensayo. Para un volumen y una temperatura constantes, su valor medio es:
Con litros y kilopascales, la conversión numérica es sencilla: 1 kPa·L equivale a 1 Pa·m³. Esto se debe a que 1 kPa = 1000 Pa y 1 L = 0.001 m³; la conversión de litros aparece en las tablas de conversión del SI del NIST.
La temperatura del gas forma parte de esta magnitud. Representa presión multiplicada por volumen por unidad de tiempo, no un caudal volumétrico en L/min.
Convierta a un caudal volumétrico de referencia
El caudal volumétrico de referencia es la cantidad de gas perdida por unidad de tiempo, expresada como el volumen que ocuparía a una presión y temperatura determinadas. Al aplicar la relación del gas ideal se obtiene:
Para esta ecuación, utilice el volumen en L, ambos términos de presión en kPa, las temperaturas en K y el intervalo en segundos. El factor 60 convierte el resultado a L/min. La relación de temperaturas utiliza temperaturas absolutas, incluso cuando un instrumento o una calculadora le pide introducir °C.
Para el ejemplo indicado:
Informo este resultado como 1.0 mL/min de aire a 100 kPa absolutos y 20°C en condiciones de referencia, promediado durante 60 segundos. El ensayo comenzó a 200.0 kPa absolutos, con el gas a 20°C. Anote también la presión externa, porque determina la diferencia de presión que impulsa el gas a través del límite. La incertidumbre de medición y el límite aplicable completan la decisión de aceptación.
La herramienta también devuelve 0.2 kPa/min como tasa media de caída de presión. Ese valor describe la curva de presión; 1.0 mL/min describe una pérdida de volumen de gas equivalente en las condiciones de referencia elegidas.
Mantenga juntos la magnitud, la unidad y las condiciones de referencia
La comparación de dos cifras de tasa de fuga empieza por colocar lado a lado la magnitud, la unidad y las condiciones de referencia. Las cifras solo se pueden comparar cuando describen la misma magnitud en condiciones coincidentes.
| Magnitud comunicada | Unidad de ejemplo | Qué debe acompañarla |
|---|---|---|
| Tasa de caída de presión | kPa/min | Volumen efectivo, temperatura del gas, condiciones de presión e intervalo |
| Caudal volumétrico de referencia | mL/min o L/min | Presión absoluta y temperatura de referencia, identidad del gas y condiciones de ensayo |
| Caudal de presión-volumen | Pa·m³/s | Temperatura a la que se expresa el caudal, identidad del gas y condiciones de ensayo |
| Flujo másico | kg/s | Identidad del gas y condiciones de ensayo; conversión específica del gas si se parte de un caudal volumétrico |
Para la misma pérdida de gas del ejemplo desarrollado, cambiar únicamente la presión de referencia comunicada de 100 a 101.325 kPa produce aproximadamente 0.987 mL/min a 20°C. La muestra no ha mejorado. Ha cambiado el volumen equivalente comunicado.
Anoto la presión y la temperatura de referencia junto a cualquier valor de caudal volumétrico descrito como “estándar” o “normal”. El Servicio de Calibración de Fugas del NIST, apéndice A, explica las distintas magnitudes de flujo de gas y las múltiples temperaturas usadas para las condiciones estándar. Cambiar la referencia de notificación vuelve a escalar el volumen asociado a una pérdida de gas determinada. Cambiar la diferencia de presión real a través de un sello puede cambiar la propia pérdida de gas; para ello se requiere un ensayo correspondiente o un modelo de flujo validado.
Utilice presiones absolutas para los datos inicial y final de la calculadora y para la presión de referencia. La diferencia entre dos lecturas manométricas equivale a la correspondiente diferencia de presión absoluta solo si la referencia atmosférica no ha cambiado. La presión absoluta también es importante al comprobar el efecto térmico mostrado antes.
¿Cómo separo las fugas de las uniones de otros efectos?
La caída de presión mide la respuesta neta del espacio de gas conectado. Combino el registro temporal, el registro de temperatura y los controles del dispositivo de ensayo para identificar la siguiente comprobación más útil.
Un espacio abierto conectado en el sello del cable, el sello del panel o el dispositivo de ensayo puede permitir que escape gas. La permeación transporta gas a través de material intacto; el estudio del NIST sobre patrones de fuga por permeación distingue el flujo por un canal físico de la difusión a través de una barrera material. El Servicio de Calibración de Fugas del NIST también identifica la desgasificación como contribución a la medición de presión. Según el balance de gas, la captación por los materiales puede reducir la presión, mientras que la liberación en el espacio medido puede enmascarar parcialmente una pérdida hacia el exterior. La guía sobre permeación de gases y vapores a través de sellos para prensaestopas desarrolla estas diferencias entre materiales e interfaces en las entradas de cables.
Los siguientes patrones ayudan a orientar una investigación. Cada patrón sugiere una comprobación; el control asociado o la medición de temperatura determina si esa explicación es válida.
| Patrón observado | Contribución que se debe examinar | Siguiente comprobación útil |
|---|---|---|
| La presión cae más rápidamente justo después del llenado y luego la pendiente disminuye | Enfriamiento del gas o asentamiento del dispositivo de ensayo o de la muestra | Compare el registro de temperatura y repita el ensayo aplicando los criterios de estabilización del procedimiento |
| Un dispositivo de ensayo obturado muestra un registro descendente similar | Sellos, válvulas, tubos o señal de fondo del instrumento del dispositivo de ensayo | Caracterice la respuesta del dispositivo de ensayo antes de atribuirla a la entrada de cables |
| La presión sigue cayendo después de que se estabilizan la temperatura y el volumen | Fuga de gas por las uniones o permeación del material | Utilice el ensayo de localización o de control especificado para separar las vías |
| La presión aumenta o la caída prevista se hace menor | Calentamiento o gas liberado en el espacio medido | Compare la temperatura y el historial de acondicionamiento; después, compruebe la respuesta de fondo |
Utilizo controles medidos y repetibles cuando un procedimiento exige una corrección de fondo. Un cambio en la respuesta del dispositivo obturado puede revelar un problema del banco antes de sustituir un sello de cable. Si la medición sigue combinando varias vías, mantenga el resultado asociado a ese límite de ensayo completo. Así, el resultado permite comparar conjuntos sin perder la distinción entre la pérdida total de gas y una unión con fuga concreta.
Compare el resultado con un límite de aceptación comparable
Para evaluar el valor calculado de 1.0 mL/min, compárelo con el límite aplicable al conjunto en condiciones coincidentes. La comparación requiere el mismo gas, sentido de la presión, presión de ensayo, temperatura, acondicionamiento y referencia de notificación. También compruebo el método y las interfaces incluidas. Un resultado de una caja completa incluye vías que un dispositivo de entrada única puede excluir, por lo que el límite y el límite de ensayo deben describir el mismo conjunto.
Una regla de decisión es el método acordado para tener en cuenta la incertidumbre de medición al evaluar la conformidad con un límite. ILAC-G8:09/2019 explica esta relación y el uso de límites de aceptación. Aplique la regla especificada para el trabajo y acuerde antes de medir cualquier selección requerida. Así, un resultado limítrofe recibe una interpretación coherente.
Mantenga juntos estos datos para que el cálculo siga siendo trazable:
- La muestra y las interfaces incluidas, la identidad del gas, el sentido de la presión y la presión a ambos lados.
- El volumen efectivo y cómo se determinó, el registro de temperatura, el criterio de estabilización y el intervalo de detección.
- Las presiones medidas, la magnitud y la unidad calculadas, las condiciones de referencia y las comprobaciones pertinentes de efectos de fondo.
- La capacidad de detección del método, la incertidumbre de medición, el límite aplicable, la regla de decisión acordada y la decisión resultante.
Ante una lectura de cero, compruebe la resolución del método y su capacidad de detección establecida. Una pérdida inferior a esa capacidad puede quedar sin resolver, y los efectos de fondo que la compensen pueden reducir la caída aparente. Informe el resultado resuelto o el límite de detección aplicable según la convención de notificación del procedimiento.
IEC 60529 clasifica la protección contra el ingreso que ofrecen las envolventes mediante los ensayos aplicables. Mantenga el resultado de fuga de gas y la evaluación IP asociados a sus respectivos métodos de ensayo. Un ensayo de fuga de gas en producción puede respaldar la inspección cuando se haya validado su relación con el rendimiento exigido para ese conjunto.
Conclusión
Convierto un registro de caída de presión en una tasa de fuga definiendo primero el volumen conectado y comprobando la temperatura, la estabilidad del volumen y el fondo del dispositivo de ensayo. Después calculo la pérdida de gas e indico las condiciones de referencia. En el ejemplo, el resultado es 1.0 mL/min a 100 kPa absolutos y 20°C; el caso separado de enfriamiento muestra por qué la temperatura forma parte de la interpretación.
Utilice el mismo límite, gas, condiciones de presión y base de notificación para comparar el resultado con un límite del conjunto. Aplique la regla acordada de decisión ante la incertidumbre y registre el resultado junto con la configuración ensayada para que siga siendo útil en inspecciones o diagnósticos posteriores.
Preguntas frecuentes
¿Una prueba de caída de presión puede demostrar un grado de protección IP?
El grado IP se establece mediante los ensayos de ingreso aplicables. La caída de presión mide el comportamiento del gas bajo sus propias condiciones de ensayo. Puede respaldar la inspección de producción cuando se ha validado una correlación para el conjunto, pero no existe una conversión universal de un valor en mL/min a un código IP.
¿Puedo introducir presión manométrica en la calculadora?
Utilice las presiones absolutas inicial y final que solicita la calculadora. Convierta las lecturas manométricas mediante la presión atmosférica aplicable. Dos lecturas manométricas dan la misma diferencia de presión que las lecturas absolutas si su referencia atmosférica permanece constante. La presión de referencia y la presión empleada en los cálculos térmicos también deben ser absolutas.
¿Un resultado cero significa que la entrada de cables es estanca al gas?
Una lectura de cero puede representar un cambio inferior a la resolución o capacidad de detección del método. Los efectos de temperatura o de fondo también pueden compensar parte de una pérdida. Informo el resultado resuelto o el límite de detección junto con las condiciones de ensayo y, después, aplico el límite especificado y la regla de decisión.
¿Por qué debe incluir la tubería conectada el volumen de ensayo?
La lectura de presión representa todos los espacios de gas comunicados dentro del límite de aislamiento. Los tubos conectados y las cavidades del dispositivo de ensayo contribuyen a la cantidad de gas correspondiente a una caída de presión determinada. Utilice el volumen efectivo o el volumen equivalente calibrado que exija el método, incluidos esos espacios conectados.
Fuentes y referencias técnicas
- Cosmo Instruments — Calibración de fugas, consultado el 2026-10-28.
- NASA Glenn Research Center — Ecuación de estado, consultado el 2026-10-28.
- NASA — NASA-STD-7012A, Requisitos para ensayos de fugas, 2023, sección 5.5, consultado el 2026-10-28.
- NIST — Guía del SI, apéndice B.8: factores para las unidades enumeradas alfabéticamente, consultado el 2026-10-28.
- NIST — SP 250-38, Servicio de calibración de fugas del NIST, 1992, consultado el 2026-10-28.
- NIST — Patrones comerciales de fugas por permeación de helio: sus propiedades y fiabilidad, 1996, consultado el 2026-10-28.
- ILAC — G8:09/2019, Directrices sobre reglas de decisión y declaraciones de conformidad, consultado el 2026-10-28.
- IEC — IEC 60529:1989+AMD1:1999+AMD2:2013 CSV, grados de protección proporcionados por las envolventes (código IP), consultado el 2026-10-28.