¿Cómo elegir el sello de diafragma para instrumentos de presión?

Los procedimientos modernos de fabricación de procesos exigen una precisión y fiabilidad cada vez mayores de sus instrumentos de medición de presión y, en algunas aplicaciones, donde hay consideraciones químicas o de higiene, puede ser necesario aislar el instrumento de medición de presión del medio del proceso.

Este aislamiento se logra mediante el uso de un diafragma sensible a la presión hecho de un material resistente al medio del proceso y encerrado en un sistema instalado en la base del instrumento. El espacio entre el diafragma y el elemento de medición se evacua, se llena con un fluido de llenado adecuado y se sella. La presión del proceso ejerce una fuerza sobre la cara expuesta del diafragma y cuando el diafragma se flexiona, empuja hacia adentro y comprime el fluido que se canaliza directamente hacia el elemento de medición.

Aplicación de sello de diafragma / sello químico

Saber qué proceso requiere el uso de un sello de diafragma es fundamental para mantener la integridad y prolongar la vida útil del instrumento. Por lo general, se requiere un diafragma en las siguientes condiciones:

• Cuando el medio de proceso es corrosivo para las partes de trabajo de un medidor de presión o transmisor estándar.
• El medio de proceso es viscoso o contiene partículas sólidas que podrían causar que la entrada se bloquee.
• El medio del proceso es propenso a solidificarse con el tiempo, por ejemplo, puede congelarse a medida que baja la temperatura o establecerse a medida que se seca.
• Es importante eliminar la formación de bacterias en la conexión del proceso, como en las aplicaciones de alimentos y bebidas.

Posibles problemas al seleccionar un sello de diafragma

Evitar errores comunes mejorará las posibilidades de seleccionar e instalar con éxito un sello de diafragma.
* Un diafragma que tiene un diámetro demasiado pequeño o no lo suficientemente flexible como para permitir la expansión térmica natural del fluido de llenado, lo que lleva a cambios cero y lecturas de presión falsas.
* El proceso o la temperatura ambiente exceden el rango de servicio aceptable del fluido de llenado.
* En aplicaciones de presión diferencial, las lecturas diferenciales muy pequeñas pueden no ser posibles debido a la cantidad de fuerza requerida para accionar el diafragma y el elemento de medición.
* La inercia del fluido de llenado es mayor que la fuerza requerida para mover el elemento de medición.
* La longitud y el diámetro interno del capilar en combinación con la viscosidad del fluido de llenado crean resistencia, elevando el tiempo de respuesta del sistema a niveles inaceptables.
* La temperatura del proceso puede influir en la temperatura ambiente cerca del proceso.
* Se debe tener cuidado al especificar un sistema de sellado para medir un vacío o alta presión de vacío. Si bien funcionan normalmente para la mayoría de las aplicaciones de vacío estándar, a medida que la presión se acerca a un vacío perfecto, los niveles de precisión aceptables se vuelven más difíciles de alcanzar.

Características funcionales

La precisión del sello del diafragma a 20 ° C puede variar según las propiedades químicas y estos valores deben agregarse a la clase de precisión del instrumento. Sin embargo, la precisión del vacío no se puede garantizar más allá de -0,85 bar en ejecuciones estándar. Esto se debe al hecho de que la mayoría de los fluidos de relleno contienen cantidades microscópicas de aire o gases atrapados, que tienden a expandirse significativamente a medida que se aproxima una presión de cero absoluto. Esta expansión afecta el elemento de medición en el instrumento.

Influencia de la temperatura

El sistema completo de detección de presión se llena con un fluido de llenado de proceso apropiado a una temperatura específica (generalmente 20 ° C) llamada temperatura de referencia. Un aumento o disminución de la temperatura ambiente o del fluido del proceso hace una variación proporcional en el volumen del fluido de llenado. En consecuencia, esto tiene un impacto en la presión interna del sistema de detección cerrado que podría provocar un error cero en el instrumento. Para minimizar esto, es necesario compensar la variación de volumen causada por la temperatura. Los diafragmas de diámetro pequeño pueden compensar solo una pequeña variación de volumen. Se sugiere utilizar, de acuerdo con las condiciones del proceso, sellos químicos con diafragmas del mayor diámetro efectivo posible. Además, cuando la temperatura del proceso supera los 150 ° C, pero es inferior a 250 ° C, es necesario instalar el instrumento con una torre de enfriamiento para evitar los efectos de la transmisión térmica entre el sello del diafragma y el instrumento. Por encima de 250 ° C, se debe utilizar una línea capilar para proteger el instrumento de las altas temperaturas del proceso.

El fluido de llenado utilizado es muy importante para el rango de aplicación de temperatura del sello químico, por lo que se deben considerar las temperaturas mínima y máxima del medio de proceso. Además, el fluido de relleno debe ser compatible con el medio, especialmente para medios como el oxígeno o para aplicaciones en la industria alimentaria. Esto es importante en caso de que el diafragma se rompa y, como resultado, el fluido de relleno pueda mezclarse con el medio del proceso.

Instrumentos de medición de presión con capilar

El uso de un capilar permite la lectura remota del instrumento y limita los efectos de la temperatura del proceso (superior a 250 ° C) en la precisión del instrumento. Una longitud capilar de 500 mm es normalmente adecuada para mantener la temperatura del instrumento cerca del valor ambiente.

La longitud del capilar debe ser lo más corta posible. Se recomienda no superar los seis metros, ya que la variación de temperatura en la longitud del capilar puede influir en la precisión y el tiempo de respuesta.

Los instrumentos de presión con capilar requieren una brida o soporte de montaje en pared o panel adecuado para montar el manómetro o transmisor. Una diferencia de altura entre el instrumento de presión y el sello del diafragma agrega un aumento en el error total debido a los efectos hidrostáticos en el fluido de llenado, a menudo denominado presión de la cabeza. Si se conoce dicha diferencia, se requerirá una compensación durante la fabricación o en la puesta a cero.

Los sellos de diafragma se pueden instalar en la mayoría de los manómetros, transmisores o presostatos. De principio a fin, la fabricación interna abastece el desarrollo de sellos personalizados para aplicaciones OEM únicas y la instalación y el llenado de sellos de diafragma en instrumentos de otros fabricantes se puede realizar con un retraso mínimo.