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1. Introducción
El oxígeno es indispensable en los sistemas aeroespaciales, de defensa, médicos e industriales, pero también es uno de los medios más difíciles de manipular. A alta pureza y presiones elevadas, incluso una contaminación microscópica o un defecto de diseño puede provocar una ignición, llevando a fallos catastróficos.  
Los Bancos de Prueba de Componentes de Oxígeno son plataformas diseñadas específicamente para ofrecer una calificación completa, aceptación y ensayos de I+D de cada componente del sistema de oxígeno: reguladores, válvulas, medidores de flujo, instrumentos, máscaras, dispositivos de seguridad y conjuntos integrados. Estos bancos están diseñados y fabricados de acuerdo con las normas ASTM, NFPA, ISO y CGA, garantizando tanto la seguridad del operador como la fiabilidad del componente.  

A diferencia de los bancos de presión genéricos, estos están diseñados desde cero para la compatibilidad con oxígeno, incorporando ensamblajes limpios para oxígeno (ASTM G93 / CGA G-4.1), pruebas de fugas mediante espectrómetro de masas de helio (≤1×10⁻⁶ mbar·L/s) y sistemas de seguridad integrados, como orificios de llenado lento, filtros de partículas y reguladores de alivio integrados.  

2. Filosofía de Ingeniería y Seguridad  
Los bancos de prueba se construyen bajo tres principios innegociables:  
2.1. Limpieza ante todo  
   ▹ Todas las partes en contacto con el oxígeno se limpian y embalan doblemente.  
   ▹ La limpieza se valida mediante comprobaciones de partículas/NVR y luz ultravioleta para hidrocarburos.  

2.2. Seguridad por Diseño  
   ▹ Los reguladores de presión están equipados con válvulas de alivio integradas.  
   ▹ Los orificios de llenado lento evitan la ignición por compresión adiabática.  
   ▹ Los filtros de partículas de alta eficiencia reducen la ignición por impacto de partículas.  
   ▹ Detectores de gas, botones de parada de emergencia (E-stop) y alarmas SCADA protegen a los operadores.  

2.3. Integridad Hermética  
   ▹ Cada componente se somete a detección de fugas con helio.  
   ▹ Los ensamblajes finales se prueban para fluencia, bloqueo y estanqueidad.  

3. Arquitectura del Sistema  
• Medios: GOX 0–250 bar (300 bar opcional), N₂ seco para purga, aire comprimido para actuación.  
• Materiales: acero inoxidable 316L (electropulido), aleaciones Monel para alta resistencia a la ignición, sellos PTFE/PEEK.  
• Módulos: colectores modulares de acero inoxidable con válvulas de apertura lenta, actuación neumática y ventilación a zonas seguras.  
• Instrumentación: transductores de presión de precisión, manómetros redundantes, elementos de flujo laminar, boquillas sónicas, termopares y analizadores de O₂.  
• Controles: PLC con SCADA, programación por recetas, informes automáticos de prueba (PDF/CSV).  
• Datos e Informes: trazabilidad de calibración (ISO 17025), registro de auditorías, resultados aprobados/rechazados.  

4. Perfiles Detallados de Bancos de Prueba Individuales  

4.1 Banco de Prueba de Reguladores de Oxígeno  
• Propósito: probar el rendimiento del regulador en ajuste, caída, bloqueo y fluencia.  
• Física: evita la sobrepresión por fugas en el asiento o regulación inestable.  
• Instrumentación: transductores de entrada/salida, controladores de flujo, termopares.  
• Pruebas: barridos de flujo, pasos de carga dinámica, monitoreo de fluencia, ciclos de resistencia (más de 10,000 ciclos).  
• Modos de fallo: fugas en el asiento, caída excesiva, respuesta inestable.  
• Entregables: curvas de rendimiento P2 vs Q, certificados de resistencia, datos de fugas.  

4.2 Banco de Prueba de Válvulas de Alimentación de Oxígeno  
• Propósito: caracterizar válvulas de aislamiento/alimentación.  
• Física: evita la ignición por impacto de partículas durante el cierre brusco.  
• Instrumentación: sensores de presión diferencial, medición de flujo, sensores de tiempo.  
• Pruebas: presión de apertura, fugas del asiento, curvas Cv, tiempo de actuación, resistencia.  
• Modos de fallo: apertura tardía, desgaste del asiento, sensibilidad a partículas.  
• Entregables: gráfico Cv, clase de fugas, registro de resistencia.  

4.3 Banco de Prueba de Válvulas de Control de Oxígeno  
• Propósito: evaluar válvulas de control servoproporcionales.  
• Física: garantiza un flujo lineal y repetible sin calentamiento por fricción.  
• Instrumentación: sensores de posición, controladores de flujo másico (MFCs), termopares.  
• Pruebas: linealidad, histéresis, respuesta dinámica, comportamiento a prueba de fallos.  
• Modos de fallo: zona muerta, fugas, respuesta no lineal.  
• Entregables: gráficos de linealidad/histéresis, informes de fugas.  

4.4 Banco de Prueba de Subsistemas de Oxígeno  
• Propósito: probar conjuntos integrados como paneles de oxígeno de aeronaves.  
• Física: previene fugas generales o fallos de válvulas de alivio.  
• Pruebas: verificación de fugas, eficiencia de purga, validación de válvulas de alivio (ISO 4126), ciclos de resistencia.  
• Modos de fallo: fugas de ensamblaje, contaminación cruzada, ajuste incorrecto de alivio.  
• Entregables: informe de calificación del subsistema, certificados de válvulas de alivio.  

4.5 Banco de Prueba de Instrumentos de Oxígeno  
• Propósito: validar manómetros, transmisores y sensores en servicio de oxígeno.  
• Física: los instrumentos deben ser precisos y libres de contaminación.  
• Pruebas: calibración de 5 puntos, resistencia a sobrepresión, deriva de 72–96 horas, verificación de limpieza.  
• Modos de fallo: deriva, contaminación, histéresis.  
• Entregables: certificados de calibración, análisis de deriva, informe de limpieza.  

4.6 Banco de Prueba de Ángulo Aerotransportado  
• Propósito: simular entornos operativos de aeronaves.  
• Física: la orientación y la vibración afectan la estabilidad del equipo de oxígeno.  
• Pruebas: flujo a ±60° de inclinación/balanceo, simulación de turbulencia, vibración de 10–200 Hz.  
• Modos de fallo: inestabilidad de sellos, interrupción de flujo, fallos por vibración.  
• Entregables: mapas de orientación, datos de resistencia a la vibración.  

4.7 Banco de Prueba de Componentes Generales de Oxígeno  
• Propósito: banco modular para componentes personalizados o prototipos.  
• Capacidad: colectores flexibles, instrumentación configurable.  
• Entregables: informes personalizados, conjuntos de datos basados en AMFE, resultados de investigación.  

4.8 Banco de Prueba de Caudalímetros de Oxígeno  
• Propósito: calibrar caudalímetros de oxígeno (rotámetros, MFCs, medidores de turbina).  
• Física: la calibración debe tener en cuenta la densidad y viscosidad del O₂.  
• Pruebas: calibración en 5–10 puntos, relación de reducción, sensibilidad a la contrapresión.  
• Modos de fallo: error sistemático, fallo de repetibilidad, sensibilidad térmica.  
• Entregables: certificados de calibración según ISO 15002, curvas de corrección.  

4.9 Banco de Prueba de Máscaras de Oxígeno  
• Propósito: garantizar que las máscaras respiratorias (aeronáuticas/médicas) suministren oxígeno seguro y sin fugas.  
• Física: las fugas o la resistencia comprometen el soporte vital.  
• Pruebas: fugas, resistencia a la inhalación/exhalación, simulación del ciclo respiratorio, prueba de ajuste en cabeza artificial.  
• Modos de fallo: fugas excesivas, alta resistencia, mal ajuste.  
• Entregables: informe de fugas, datos de resistencia vs flujo, certificación.  

4.10 Banco de Prueba de Válvulas de Seguridad de Oxígeno  
• Propósito: validar válvulas de seguridad o alivio.  
• Física: las válvulas de alivio evitan la sobrepresión catastrófica en los sistemas de oxígeno.  
• Pruebas: presión de apertura, cierre, descarga, capacidad de flujo.  
• Modos de fallo: presión de ajuste incorrecta, atascamiento, capacidad insuficiente.  
• Entregables: certificado de presión de ajuste, clase de fugas, verificación de flujo.  

5. Principios Físicos del Diseño  
• Compresión Adiabática: controlada mediante orificios de llenado lento y presurización escalonada.  
• Ignición por Impacto de Partículas: evitada mediante filtración ≤2 μm y control de velocidad.  
• Calentamiento por Fricción: mitigado mediante actuación controlada y aleaciones compatibles.  
• Análisis de Riesgo de Ignición: metodología NASA/WSTF aplicada a todos los diseños.  

6. Proceso de Limpieza (ASTM G93 / CGA G-4.1)  
   ▹ Limpieza previa (desmontaje, desengrase, limpieza con paños sin pelusa).  
   ▹ Limpieza con oxígeno (lavado acuoso/solvente, desengrase ultrasónico).  
   ▹ Enjuague (agua desionizada con conductividad <1 μS/cm).  
   ▹ Secado (soplado con nitrógeno filtrado).  
   ▹ Inspección (luz ultravioleta, hisopos NVR, conteo de partículas).  
   ▹ Empaque (sala limpia ISO 7/8, doblemente sellado y etiquetado).  

7. Flujo de Pruebas  
   ▹ Verificación previa y de limpieza.  
   ▹ Montaje en soportes limpios para oxígeno.  
   ▹ Purga con nitrógeno seguida de purga con oxígeno.  
   ▹ Ejecución automatizada de pruebas según recetas preprogramadas.  
   ▹ Monitoreo continuo de seguridad (detectores, alarmas).  
   ▹ Registro de datos (10–100 Hz).  
   ▹ Generación automática de informes (gráficos, certificados).  

8. Aplicaciones  
• Aeroespacial y Defensa: reguladores de cazas, máscaras, unidades de distribución de oxígeno.  
• Medicina: medidores de flujo, máscaras y válvulas para hospitales y soporte vital.  
• Industria: producción de acero, fabricación de vidrio, procesos químicos con oxígeno.  
• I+D: validación de prototipos de nuevos diseños compatibles con oxígeno.  

9. Especificaciones Técnicas (Configuración Base)  

  

    
Parámetro
    
Valor
    
Notas
  
  

    
Presión Máxima
    
250 bar (300 bar opcional)
    
Servicio GOX
  
  

    
Rango de Flujo
    
0–200 slpm
    
Extensión de boquilla sónica opcional
  
  

    
Sensibilidad de Fugas
    
≤1×10⁻⁶ mbar-L/s
    
Prueba de fugas con helio (MS)
  
  

    
Norma de Limpieza
    
ASTM G93 / CGA G-4.1
    
Verificada con UV y NVR
  
  

    
Sistema de Control
    
PLC–SCADA
    
Programable por recetas
  
  

    
Exportación de Datos
    
PDF, CSV, API
    
Trazabilidad de calibración
  
  

    
Materiales
    
SS316L, Monel, PTFE/PEEK
    
Solo compatibles con oxígeno
  
  

    
Normas
    
NFPA 53, ASTM G128, ISO 4126, ISO 15002
    
Cumplimiento total
  


10. Entregables  
• Bancos llave en mano (limpios y probados contra fugas)  
• Protocolos FAT y SAT  
• Certificados de calibración (trazables según ISO 17025)  
• Capacitación operativa y de seguridad  
• Kits de repuestos con sellos y lubricantes compatibles con oxígeno  
• Soporte de actualización a largo plazo  

11. Ventajas  
• Cobertura Total: 10 bancos especializados para todos los componentes de oxígeno.  
• Seguridad sin Compromisos: construidos según normas internacionales.  
• Precisión: instrumentación calibrada con trazabilidad completa.  
• Escalables y Modulares: configurables para prototipos y nuevas tecnologías.  
• Fiabilidad a Largo Plazo: diseñados para más de 15 años de funcionamiento seguro continuo.  

12. Conclusión  
Los Bancos de Prueba de Componentes de Oxígeno forman un ecosistema completo para la validación de sistemas de oxígeno, garantizando seguridad, fiabilidad y cumplimiento normativo en los sectores aeroespacial, de defensa, médico e industrial. Al combinar limpieza, estanqueidad, medición precisa y automatización, transforman las pruebas de oxígeno de un proceso riesgoso en una operación controlada, confiable y certificable. Estos bancos aseguran que cada componente de oxígeno en servicio funcione de forma segura bajo las condiciones más exigentes.