Requisitos de prueba de fugas NASA-STD-7012

Requisitos de prueba de fugas NASA-STD-7012

La norma «NASA-STD-7012 Requisitos para Pruebas de Fugas», desarrollada por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), es una norma técnica de la NASA que establece requisitos uniformes para verificar la integridad de la presión de los equipos de vuelo espacial. Esta norma proporciona un marco coherente para el desarrollo de pruebas de fugas de calificación y aceptación para naves espaciales, vehículos de lanzamiento, cargas útiles, subsistemas y componentes.

Requisitos de prueba de fugas NASA-STD-7012

Esta norma aborda uno de los aspectos más críticos de la verificación de equipos espaciales: garantizar que los sistemas presurizados y sellados mantengan su integridad durante la fabricación, las pruebas, el lanzamiento y el funcionamiento en el duro entorno del espacio.

Los objetivos principales de la norma NASA-STD-7012 son los siguientes:

  • Establecer requisitos estandarizados para las pruebas de fugas en todos los programas de la NASA.
  • Para verificar la integridad de la presión del equipo de vuelo.
  • Para reducir los riesgos de la misión asociados con fugas de líquidos o gases.
  • Para aumentar la coherencia entre los centros y contratistas de la NASA.
  • Para permitir pruebas de competencia y aceptación fiables.
  • Para facilitar la intercambiabilidad del hardware entre los diferentes programas de la NASA.

En lugar de especificar un único procedimiento de prueba, esta norma define los requisitos de ingeniería, los criterios de rendimiento, los márgenes de seguridad, las consideraciones estadísticas y los principios de validación para las pruebas de detección de fugas.

La norma NASA-STD-7012 se aplica a lo siguiente:

  • astronave
  • Equipo del vehículo de lanzamiento
  • cargas
  • Sistemas de empuje
  • tanques de presión
  • Líneas líquidas
  • Vanalar
  • Recipientes a presión
  • intercambiadores de calor
  • Equipos de soporte vital
  • Herramientas cientificas
  • Cajas electrónicas selladas

Esta norma está dirigida principalmente a hardware que opera en órbita terrestre y en entornos de espacio profundo, pero puede adaptarse a otras aplicaciones aeroespaciales cuando sea apropiado.

Incluso las fugas microscópicas pueden generar problemas importantes durante una misión. Las posibles consecuencias incluyen:

  • pérdida de combustible
  • caída de presión
  • Disminución del rendimiento del sistema.
  • Contaminación de instrumentos delicados
  • Fallo de los sistemas de control térmico
  • Pérdida de oxígeno o helio
  • Daños estructurales causados ​​por cambios inesperados de presión.
  • La misión fue un completo fracaso.

Dado que muchas naves espaciales no pueden repararse después del lanzamiento, la verificación de fugas en tierra es crucial.

La norma NASA-STD-7012 se aplica a los dos casos siguientes:

  • Equipos presurizados: Por ejemplo,
    • tanques de combustible
    • tanques de oxidación
    • cilindros de helio
    • Sistemas neumaticos
    • Sistemas hidraulicos
    • Sistemas de control ambiental y soporte vital
  • Equipos a prueba de fugas: Por ejemplo,
    • Cajas electrónicas
    • Herramientas cientificas
    • Carcasas de sensores
    • Dispositivos ópticos
    • Carcasas de baterías

Ambas categorías requieren la verificación de que la fuga se mantenga por debajo de los límites aceptables.

La norma NASA-STD-7012 enfatiza que las pruebas de fugas deben tener las siguientes características:

  • Cuantitativo en lugar de cualitativo
  • Repetible
  • Rastreable
  • Basado en análisis de ingeniería
  • Adecuado para misiones de alto riesgo.
  • Estadísticamente justificado

Esta norma fomenta la selección de métodos de ensayo que proporcionen la precisión suficiente sin generar costes ni plazos innecesarios.

Los métodos comunes de detección de fugas, tal como se definen en la norma NASA-STD-7012, incluyen diversas técnicas que dependen del equipo y la sensibilidad requerida. Los métodos típicos incluyen:

  • Prueba de espectrometría de masas de helio: La prueba de fugas más utilizada en aviación. Sus ventajas incluyen:
    • Extremadamente sensible
    • cuantitativo
    • Adecuado para equipos espaciales que requieren alta fiabilidad.

Las aplicaciones incluyen:

    • sistemas de combustible
    • Recipientes a presión
    • tuberías de naves espaciales
    • Vanalar
  • Prueba de reducción de presión: Mide la pérdida de presión a lo largo del tiempo. Sus aplicaciones incluyen:
      • Verificación de tasa de fuga moderada.
      • Prueba de aceptación
      • Equipos de producción
  • Prueba de degradación por vacío: Evalúa los cambios de presión dentro de sistemas al vacío. Se utiliza comúnmente en las siguientes áreas:
      • Paquetes electrónicos sellados
      • Cuerpos de instrumentos
  • Prueba de burbujas: Este es uno de los métodos más sencillos. Generalmente sigue estos pasos:
      • El componente está presurizado.
      • Está sumergido en el líquido.
      • Se observan las burbujas que emergen.

    Este método generalmente solo se utiliza cuando no se requiere alta precisión.

    • Técnicas con gases trazadores: Dependiendo de los requisitos de la aplicación, también se pueden utilizar otros gases inertes.

    La norma NASA-STD-7012 distingue entre dos etapas principales de validación: las pruebas de calificación y las pruebas de aceptación.

    • Las pruebas de calificación se realizan en un prototipo o hardware de calificación para demostrar que el diseño cumple con los requisitos de la misión en las peores condiciones posibles. Las pruebas de calificación suelen incluir:
      • Niveles de estrés más elevados
      • Período de prueba extendido
      • Márgenes de seguridad más amplios
    • Prueba de aceptación: Se realiza en cada unidad de vuelo antes de la entrega. La prueba de aceptación verifica lo siguiente:
      • Calidad de producción
      • Integridad del ensamblaje
      • No hay fugas inaceptables.

    Las pruebas de aceptación garantizan que cada componente de vuelo cumpla con los límites de tasa de fugas y, por lo general, son menos rigurosas que las pruebas de calificación.

    La norma NASA-STD-7012 no especifica una tasa de fuga única y universalmente aceptable. En cambio, la fuga aceptable depende de los siguientes factores:

    • Cadencia
    • Base de datos de datos
    • líquido almacenado
    • Clasificación de seguridad
    • Redundancia
    • Condiciones ambientales
    • Requisitos de fiabilidad

    El análisis de ingeniería determina la tasa máxima de fuga permitida para cada aplicación.

    La planificación de las pruebas de fugas generalmente tiene en cuenta lo siguiente:

    • Presión de prueba
    • temperatura
    • Selección de gas de prueba
    • calibración
    • Fuga de fondo
    • Incertidumbre de medición
    • Sensibilidad del dispositivo
    • Duración del exámen
    • Fiabilidad estadística
    • Aceptar condiciones

    Esta norma también define los requisitos para los márgenes de prueba y la metodología de validación.

    La norma NASA-STD-7012 hace hincapié en la documentación completa de las actividades de prueba de fugas. Los registros típicos incluyen:

    • Configuración de prueba
    • Calibración de equipos
    • Condiciones ambientales
    • Tasas de fuga medidas
    • Límites de admisión
    • Procedimientos de prueba
    • ID del operador
    • Anormalidades
    • Medidas correctivas

    La norma NASA-STD-7012 complementa otras normas de la NASA de la serie 7000. Estas incluyen:

    • Criterios de prueba acústica de vibración bajo carga NASA-STD-7001
    • Requisitos de la prueba de carga según la norma NASA-STD-7002
    • Norma NASA-STD-7009 para modelos y simulaciones

    En conjunto, estas normas proporcionan un marco integral para los procesos de ensayo, verificación y validación ambiental de los sistemas aeroespaciales.

    Aunque la norma NASA-STD-7012 se desarrolló para las misiones de la NASA, también es aplicable a organizaciones que operan en los siguientes campos:

    • vuelos espaciales comerciales
    • Fabricación de satélites
    • Desarrollo de vehículos de lanzamiento
    • aviación de defensa
    • Sistemas criogénicos
    • Sistemas de fluidos de alta presión
    • Instrumentación científica
    • misiones de exploración espacial

    En conclusión, la norma NASA-STD-7012 proporciona un marco integral para las pruebas de fugas en equipos espaciales presurizados y sellados. Al definir requisitos estandarizados para los métodos de detección de fugas, las condiciones de prueba, la calificación, la aceptación, la documentación y el análisis de ingeniería, esta norma contribuye a garantizar que las naves espaciales y sus subsistemas mantengan la integridad de la presión durante toda su vida útil.

    A medida que las misiones espaciales se vuelven más largas, más complejas y dependen cada vez más de las colaboraciones comerciales, la verificación estandarizada de fugas sigue siendo un elemento fundamental para garantizar la eficacia de la misión.

    Durante muchos años, nuestra organización, con su equipo competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de pruebas avanzadas que requieren y asistiéndolos en el establecimiento, implementación y mejora de sistemas de gestión. En este marco, también ofrecemos servicios de pruebas que cumplen con la norma NASA-STD-7012.

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