Características del nitrógeno y desafíos de la medición de presión

El nitrógeno (N₂), uno de los gases inertes más utilizados en aplicaciones industriales, posee propiedades físicas y químicas únicas que imponen requisitos especiales a los equipos de medición de presión. En primer lugar, el nitrógeno (N₂) es un gas incoloro e inodoro a temperatura y presión estándar, con una densidad ligeramente inferior a la del aire (1,25 g/L frente a los 1,29 g/L del aire), lo que implica que deben considerarse las características dinámicas del gas para la medición del caudal en tuberías. En segundo lugar, el nitrógeno es químicamente extremadamente estable y rara vez reacciona con otras sustancias. Si bien esto reduce el riesgo de corrosión, también inutiliza los sensores tradicionales basados en reacciones químicas o principios de adsorción.


En los procesos industriales, los rangos de presión del nitrógeno varían drásticamente: desde nitrógeno a baja presión producido por equipos de separación de aire (posiblemente de tan solo unos pocos kPa) hasta tanques de almacenamiento a alta presión (hasta 40 MPa o más). Por otro lado, la temperatura del nitrógeno puede variar desde nitrógeno líquido criogénico a -196 °C hasta varios cientos de grados Celsius en procesos de alta temperatura. Estas condiciones operativas extremas exigen equipos de medición con una adaptabilidad ambiental excepcional y un rendimiento estable.


Cabe destacar que el nitrógeno a alta presión puede presentar un comportamiento no ideal, desviándose de la ecuación de estado del gas ideal. Esto requiere dispositivos de medición de presión que compensen con precisión los efectos de la temperatura. Además, en industrias con estrictos requisitos de pureza, como la de semiconductores y la farmacéutica, los equipos de medición deben garantizar la ausencia de contaminación, evitando así posibles efectos de desgasificación o adsorción de materiales.

Ventajas técnicas de los transmisores de presión de la serie SH308-M

Los transmisores de presión de la serie H308-M son la elección perfecta para la medición de presión de N2

El transmisor de presión de la serie SH308-M emplea un chip sensor resonante de silicio monocristalino y tecnología MEMS avanzada, que cumple perfectamente con los estrictos requisitos de medición de nitrógeno.

Sus principales ventajas técnicas se reflejan en los siguientes aspectos:

✔ Rendimiento de sobrepresión líder a nivel mundial

El transmisor de presión cuenta con un diseño único de sensor de silicio monocristalino con capacidad de sobrepresión de hasta 50 MPa, superando ampliamente a los sensores capacitivos cerámicos o de silicio difuso convencionales (https://www.silverinstruments.com/ceramic-pressure-sensor.html). En sistemas de nitrógeno propensos a fluctuaciones de presión o choques accidentales, esta excelente capacidad de protección contra sobrecargas previene eficazmente daños al sensor. Las especificaciones del producto indican que, incluso en sistemas de nitrógeno de 40 MPa (5800 psi), el transmisor mantiene una estabilidad de sobrepresión de ±0,1 % FS/MPa, lo cual es especialmente crítico para tanques de almacenamiento de nitrógeno y sistemas de tuberías de alta presión.

✔ Adaptabilidad de temperatura excepcional en el sensor de presión N2

La serie SH308-M opera en un rango de temperatura de -40 °C a +85 °C (con aceite de fluorocarbono: de -10 °C a +60 °C) y puede almacenarse a una temperatura de -40 °C a +90 °C. Este amplio rango de temperatura le permite adaptarse a diversas condiciones, desde la vaporización de nitrógeno líquido hasta el procesamiento de nitrógeno a alta temperatura. Cabe destacar que su efecto de temperatura ambiental es de tan solo ±0,1 % FS/10 °C, lo que significa que las mediciones prácticamente no presentan desviaciones, incluso en aplicaciones con cambios drásticos de temperatura del nitrógeno.

✔ Estabilidad a largo plazo inigualable

El sensor de silicio monocristalino presenta mínimos efectos de fluencia e histéresis, logrando una estabilidad a largo plazo de ±0,2 % URL/año. Para sistemas de nitrógeno de funcionamiento continuo (como unidades de separación de aire o sistemas de gas protector), esto se traduce en una frecuencia de calibración significativamente menor y menores costos de mantenimiento. En comparación, los sensores de galgas extensométricas tradicionales suelen presentar una deriva un orden de magnitud mayor.

✔ Opciones de configuración flexibles en la conexión del proceso

El producto ofrece varios tipos de presión (manométrica, absoluta), múltiples conexiones de proceso (G1/2, NPT1/2, M20×1,5, etc.) y diferentes materiales de diafragma (SUS316L, Hastelloy C-276, etc.). Para aplicaciones de nitrógeno de ultraalta pureza, se ofrece una opción de diafragma 316L chapado en oro que elimina por completo el riesgo de contaminación por desgasificación. Este diseño modular permite que el SH308-M se adapte perfectamente a los requisitos especiales de diversos sistemas de nitrógeno.

✔ Transmisores digitales de presión de nitrógeno

El SH308-M cuenta con una pantalla digital retroiluminada para la monitorización de la presión en tiempo real y admite una salida analógica de 4-20 mA + HART para una compatibilidad universal. Opcionalmente, puede equiparse con MODBUS RTU (RS485) para una integración perfecta en sistemas de control digital. Este versátil transmisor combina legibilidad local con capacidad de comunicación remota, ofreciendo comodidad y flexibilidad para la automatización industrial.
También adjuntamos documentos de configuración MODBUS RTU(RS485) para transmisores de presión N2 >> DESCARGAR

Aplicaciones típicas de SH308-M en sistemas de nitrógeno

1. Monitoreo del sistema de nitrógeno con separación de aire

En sistemas de nitrógeno por adsorción por oscilación de presión (PSA) o separación por membrana, el SH308-M puede medir con precisión los cambios de presión en la torre de adsorción (normalmente en un rango de 0 a 1 MPa). Su relación de reducción de 100:1 permite que un mismo transmisor cubra diversas condiciones de funcionamiento, desde el arranque hasta la carga completa, mientras que su alta precisión del 0,075 % garantiza un análisis preciso del contenido de oxígeno. La compensación de temperatura integrada corrige automáticamente las variaciones de temperatura ambiental, garantizando un funcionamiento continuo 24/7.

2. Monitoreo de seguridad de tanques de almacenamiento de nitrógeno a alta presión

Para tanques de almacenamiento de nitrógeno a alta presión de hasta 40 MPa, la protección contra sobrepresión de 50 MPa del SH308-M ofrece una doble garantía de seguridad. Su grado de protección IP67 soporta entornos exteriores hostiles, mientras que la versión con diafragma Hastelloy resiste posibles trazas de impurezas corrosivas. Mediante el protocolo HART, los operadores pueden monitorear remotamente las tendencias de presión y detectar anomalías con prontitud.

3. Control de nitrógeno de ultraalta pureza en la industria de semiconductores

En la fabricación de semiconductores, la opción de diafragma 316L chapado en oro del SH308-M cumple plenamente con las normas SEMI F20 para la desgasificación de iones metálicos. Su alta precisión del 0,1 %, combinada con un rápido tiempo de respuesta de 0,25 segundos, permite un control preciso del flujo de nitrógeno en procesos críticos como la litografía y el grabado. El funcionamiento local con tres botones permite una rápida calibración in situ sin necesidad de retirar la cubierta con frecuencia, lo que podría generar contaminación.

4. Sistemas de vaporización de nitrógeno líquido

Aunque el SH308-M no puede medir directamente nitrógeno líquido a -196 °C, su rendimiento es excepcional en tuberías de nitrógeno vaporizado a baja temperatura (de -50 °C a 0 °C). La versión rellena de aceite de fluorocarbono funciona de forma estable a bajas temperaturas de -10 °C, mientras que su excelente rendimiento en presión estática (N/D) garantiza la consistencia de la medición a diferentes presiones de vapor de saturación.

Recomendaciones de selección e instalación

Teniendo en cuenta las particularidades de la aplicación de nitrógeno, recomendamos los siguientes principios de configuración del SH308-M:

1. Selección del rango de presión:

Seleccione un rango igual a 1,5 veces la presión máxima de trabajo del sistema, sin exceder los 40 MPa. Por ejemplo, para una presión de trabajo de 10 MPa, seleccione un rango de 0 a 16 MPa.
Enumeramos toda la gama de sensores de presión N2 y URL:

2. Selección del material del diafragma:

- Nitrógeno industrial estándar: Acero inoxidable 316L estándar
- Nitrógeno con trazas de componentes corrosivos: Hastelloy C-276
- Requisitos de pureza ultraalta: 316L chapado en oro

3. Tipos de conexión de proceso:

- Sistemas de alta presión: 1/2"NPT(H),M20* 1.5 o G1/2
- Requiere desmontaje frecuente: Conexiones sanitarias de triple abrazadera (se requiere pedido especial)

4. Salida que necesita para los transmisores de presión n2

-Aunque todos nuestros transmisores de presión n2 tienen salida de 4-20 mA, debe especificar si necesita MODBUS, MODBUS, HART para sus aplicaciones.

5. Opciones especiales:

- Nitrógeno de alta temperatura: Seleccione disipador de calor (R1/R2/R3)
- Vibración presente: Ajuste la configuración del tiempo de amortiguación (0-99,9 segundos ajustable)

Notas de instalación:

- Evite instalar transmisores donde el nitrógeno líquido pueda entrar en contacto directo
- Para aplicaciones de alta presión, se recomienda el montaje con perno en U en tuberías de 50 mm
- Los cables de señal deben mantener una separación de al menos 15 cm de los cables de alimentación, evitando el tendido paralelo.

Mantenimiento y calibración

El diseño modular del SH308-M permite un mantenimiento extremadamente sencillo:
1. Las comprobaciones diarias solo requieren la inspección de la deriva cero (se puede calibrar localmente mediante tres botones)
2. Verificación anual integral del rendimiento (se recomienda utilizar un dispositivo estándar con al menos 3 veces más precisión)
3. Reemplace el líquido de llenado cada 3 a 5 años (según el entorno operativo)

Al utilizar comunicadores HART o software de configuración, los ingenieros pueden:

- Diagnosticar de forma remota el estado del sensor
- Ajustar el tiempo de amortiguación para optimizar la respuesta dinámica
- Establecer corrientes de alarma (ajustable 3,6-22,8 mA)
- Ver parámetros críticos como el tiempo de operación acumulado

Esta ventaja de rendimiento confiere al SH308-M una excepcional rentabilidad en aplicaciones de medición de nitrógeno. Si bien la inversión inicial es ligeramente superior, su estabilidad a largo plazo, sus mínimos requisitos de mantenimiento y su prolongada vida útil se traducen en un coste total de propiedad (TCO) significativamente menor.

Conclusión
El transmisor de presión de la serie SH308-M, con su tecnología resonante de silicio monocristalino y su innovador diseño MEMS, aborda a la perfección diversos desafíos en la medición de nitrógeno. Ya sea para tanques de almacenamiento de ultraalta presión, aplicaciones de semiconductores ultrapuros o condiciones con variaciones drásticas de temperatura, proporciona datos de medición estables, precisos y fiables. Gracias a sus opciones de configuración flexibles y su sencillo mantenimiento, el SH308-M es, sin duda, la opción ideal para la monitorización de la presión de sistemas de nitrógeno.

Para usuarios que buscan la máxima fiabilidad y el menor coste de vida útil, recomendamos encarecidamente el SH308-M como componente principal para sistemas de medición de nitrógeno. Visite el sitio web oficial de Silver Instruments o contacte con sus distribuidores locales para obtener asesoramiento personalizado y soporte técnico adaptado a sus aplicaciones.