Muchas industrias utilizan cámaras de vacío para simular condiciones de altitud, temperatura y humedad variables. Por ejemplo, el rendimiento y las emisiones de los automóviles deben documentarse para varias altitudes. También se requieren cámaras de simulación de gran altitud para probar las máscaras de los pilotos y otros equipos de cabina. Recientemente, los atletas han comenzado a entrenar en cámaras de altura que simulan las condiciones de bajo oxígeno que se encuentran en las regiones montañosas para desarrollar una mayor capacidad de oxígeno en la sangre.

Para cámaras pequeñas o medianas, los reguladores de vacío con sistema de ajuste manual se han utilizado con éxito durante décadas. Sin embargo, estos equipos generalmente están disponibles en tamaños limitados, habitualmente de 1/2″ o más pequeños. Para tamaños más grandes, se han empleado tradicionalmente válvulas de control de flujo con lazos de control PID de acción relativamente más lenta; sin embargo, para estas cámaras más grandes, suele ser difícil lograr una buena precisión. El control de presión a +/- 500 pies de altitud se ha considerado típico.

Para probar la exhalación humana en cámaras de gran altitud, por ejemplo, existe un verdadero desafío debido a la expansión volumétrica masiva del flujo de aire desde la exhalación hacia la cámara de baja presión. A modo de ejemplo, una exhalación humana a 30 Normal litros/minuto con la presión de una máscara presurizada se expandiría en 600 litros/minutos reales a la presión absoluta que se encuentra a gran altura. Los reguladores de presión pequeños de 1/2″ no pueden manejar con precisión las tasas de flujo en los sistemas de mayor volumen.

Si bien las válvulas de control de flujo grandes controladas por PID pueden manejar caudales extremadamente grandes, no pueden ajustarse a cambios repentinos de flujo, como los de un ciclo de exhalación normal.

Todos estos factores contribuyen a la relativa imprecisión a la que se han enfrentado tradicionalmente los operadores de cámaras de simulación de altitud.

Precisión muy mejorada a caudales elevados

Figura 1. Diagrama simulación de altitud en cámaras de vacío

Nuestro socio tecnológico Equilibar ha desarrollado un regulador de simulación de altitud de alta precisión que aumenta drásticamente la precisión y la estabilidad de las cámaras de prueba grandes.

El regulador de vacío “dome loaded” utiliza una señal de punto de ajuste de precisión de un regulador de presión electrónico de alta velocidad. El regulador de diafragma de sellado directo traduce la pequeña señal de presión del regulador de presión electrónico 1:1 al flujo de aire mucho mayor que proviene de la cámara de prueba.

Figura 2. Regulador de vacío de Equilibar junto con un controlador electrónico de doble válvula de Alicat para la simulación de condiciones de altitud.

Los resultados obtenidos en una gran cámara de simulación a gran altitud de la Marina de los EEUU mostraron una precisión increíble de +/- 10 a 30 pies de resolución de altitud, incluso con tasas de flujo variables en el control de circuito abierto. Para obtener una mayor resolución se puede implementar un mecanismo de retroalimentación de circuito cerrado si es necesario.

Figura 3. Visión general que muestra los reguladores de vacío Equilibar conectados a la cámara de prueba barométrica

Esquema de la cámara de simulación de altitud

En el esquema mostrado en la figura 1, el regulador de vacío de precisión Equilibar estrangula una bomba de vacío como parte de un sistema de control por PLC u ordenador.

El ordenador o PLC contiene un lazo de control PID, que hace ajustes finos según sea necesario al punto de ajuste al I/P (regulador de presión electrónico) hasta que el altímetro (PT) se ajusta a la altitud deseada.

Los reguladores de vación de precisión, se diferencian de las válvulas de control de flujo PID, en que la respuesta del regulador de vacío Equilibar a los cambios repentinos en el flujo es casi instantánea (pocos milisegundos), en comparación con el tiempo de respuesta típico de un bucle de válvula de control de flujo que suele ser de varios segundos.

El PID se usa solo como un método opcional para mejorar la precisión y no es necesario para la funcionalidad básica del sistema.

Figura 4. Esquema que muestra el regulador de vacío Equilibar trabajando para controlar con precisión la presión barométrica de la cámara

Si se requieren descensos rápidos de altitud, se proporciona un flujo de entrada adicional de aire (o gas) a través de una pequeña válvula de solenoide. La presión se mantiene bajo estricto control en todo momento gracias a la mayor capacidad del regulador de vacío Equilibar.

La tecnología patentada del regulador de contrapresión Equilibar es única en su capacidad de traducir esta precisión en corrientes de flujo de alto vacío. El uso de diafragmas delgados y flexibles da como resultado un control de presión con histéresis cero y una sensibilidad a los cambios de presión muy por debajo de 1 mBar.

Figura 5. El regulador de vacío Equilibar de 3″ brinda sensibilidad y precisión inigualables para controlar la presión de la cámara de simulación de altitud

El regulador de presión electrónico de doble vávlula PCD de Alicat Scientific es ideal para producir la señal de presión 1:1 para el regulador de vacío debido a su falta de histéresis y su resolución extraordinariamente alta. Juntos, el PCD y el regulador de vacío de precisión se complementan para ofrecer una resolución de hasta +/- 10 pies (+/- 3 metros).

El regulador de presión electrónico de doble vávlula PCD está disponible en versiones de presión relativa o absoluta. Si el sistema de control del usuario ya referencia un altímetro de alta calidad, no es necesario el uso de un sensor de presión absoluta. Sin embargo, para instalaciones más simples, el uso de un sensor de presión absoluta puede eliminar fácilmente el efecto de los cambios en la presión barométrica en la altitud de la cámara.

Figura 6. Sistemas de soporte de oxígeno en una cámara de prueba barométrica en el Laboratorio de Altitud de la Marina de los EE. UU.

Aplicaciones típicas:

• Generación de condiciones de altitud en túneles de viento
• Verificación del funcionamiento de máscaras de pilotos
• Prueba de instrumental de aviónica
• Prueba de componentes en condiciones de altitud

Si necesita ayuda para definir la mejor configuración para su aplicación o para analizar sus necesidades de medida y control de presión, póngase en contacto con los ingenieros de aplicación de Rosetta Technology en el +34 91 805 19 10 o contáctenos por e-mail. ¡Estaremos encantados de ayudarle!