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

Los procesos de fabricación modernos exigen una precisión y fiabilidad cada vez mayores de sus instrumentos de medición de presión y, en algunas aplicaciones, donde existen consideraciones químicas o higiénicas, 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 adaptado a t él instrumento de medición de presión . A continuación, se evacua el espacio entre el diafragma y el elemento de medición, se llena con un fluido adecuado y se sella. La presión del proceso ejerce una fuerza sobre la superficie expuesta del diafragma y, al flexionarse este, empuja hacia adentro y comprime el fluido que se canaliza directamente hacia el elemento de medición.

Aplicación de sellos de diafragma/sellos químicos

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

• Cuando el medio del proceso es corrosivo para las partes de trabajo de un equipo estándar manómetro o transmisor.
• El fluido de proceso es viscoso o contiene partículas sólidas que podrían provocar la obstrucción de la entrada.
• El medio de procesamiento tiende a solidificarse con el tiempo; por ejemplo, puede congelarse a medida que baja la temperatura o puede cuajar al secarse.
• Es importante eliminar la formación de bacterias en el proceso de conexión, como ocurre en las aplicaciones de alimentos y bebidas.

Problemas potenciales al seleccionar un sello de diafragma

Evitar los errores comunes aumentará las probabilidades de seleccionar e instalar correctamente una junta de diafragma.

• Un diafragma con un diámetro demasiado pequeño o que no sea lo suficientemente flexible como para permitir la expansión térmica natural del fluido de llenado, provoca desviaciones del punto cero y lecturas de presión erróneas.
• Las temperaturas del proceso o del ambiente superan el rango de servicio aceptable del fluido de llenado.
• En aplicaciones de presión diferencial, es posible que no se puedan obtener lecturas diferenciales muy pequeñas debido a la cantidad de fuerza necesaria para accionar el diafragma y el elemento de medición.
• La inercia del fluido de llenado es mayor que la fuerza necesaria 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, lo que eleva el tiempo de respuesta del sistema a niveles inaceptables.
• La temperatura del proceso puede influir en la temperatura ambiente cercana al proceso.
• Se debe tener cuidado al especificar un sistema de sellado para medir 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 al vacío perfecto, resulta más difícil lograr niveles de precisión aceptables.

Características funcionales

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

Influencia de la temperatura

El sistema completo de detección de presión se llena con un fluido de proceso adecuado a una temperatura específica (generalmente 20 °C), denominada temperatura de referencia. Un aumento o disminución de la temperatura ambiente o del fluido de proceso produce una variación proporcional en el volumen de llenado. En consecuencia, esto afecta la presión interna del sistema de detección cerrado, lo que podría resultar en un error de cero en el instrumento. Para minimizar este efecto, es necesario compensar la variación de volumen causada por la temperatura. Los diafragmas de pequeño diámetro solo pueden compensar una pequeña variación de volumen. Se recomienda utilizar, según 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 refrigeración 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 relleno utilizado es crucial para el rango de temperatura de funcionamiento del sello químico, por lo que deben considerarse las temperaturas mínima y máxima del medio de proceso. Además, el fluido de relleno debe ser compatible con el medio, especialmente en el caso de medios como el oxígeno o para aplicaciones en la industria alimentaria. Esto es importante en caso de rotura del diafragma, ya que el fluido de relleno podría mezclarse con el medio de 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 su precisión. Normalmente, una longitud de capilar de 500 mm es suficiente para mantener la temperatura del instrumento cercana a la temperatura ambiente.

La longitud del capilar debe ser lo más corta posible. Se recomienda no superar los seis metros, ya que la variación de temperatura a lo largo 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 instalar el manómetro o transmisor. Una diferencia de altura entre el instrumento de presión y el sello del diafragma incrementa el error total debido a los efectos hidrostáticos sobre el fluido de llenado, a menudo denominados presión de cabeza. Si se conoce dicha diferencia, será necesario compensarla durante la fabricación o al realizar la puesta a cero.

Sellos de diafragmaSe pueden adaptar a la mayoría de manómetros, transmisores o interruptores de presión. La fabricación interna integral permite el desarrollo de juntas personalizadas para aplicaciones OEM específicas, y la instalación y el llenado de juntas de diafragma en instrumentos de otros fabricantes se pueden realizar con una mínima demora.