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Los instrumentos de medición de presión y temperatura destinados al fosgeno deben reducir al mínimo las vías de fuga y utilizar materiales químicamente compatibles. Esto se debe a que la toxicidad del fosgeno y la aparición tardía de los síntomas hacen que incluso las fugas más pequeñas resulten peligrosas. Los ingenieros y operadores de planta que seleccionen los instrumentos para las líneas de fosgeno deben saber cómo medir la presión y la temperatura en este tipo de aplicaciones sin introducir riesgos innecesarios.
Ashcroft cuenta con décadas de experiencia en el diseño de instrumentos de presión y temperatura para aplicaciones con productos químicos peligrosos y tóxicos, incluidos los conjuntos de sellos de diafragma fabricados específicamente para medios agresivos como el fosgeno. En este artículo se describen los métodos de instalación, las opciones de diseño de los sellos de diafragma, los materiales en contacto con el fluido recomendados y las mejores prácticas en materia de instrumentación de temperatura, para que puedas especificar un punto de medición seguro y fiable en los sistemas de tuberías de fosgeno.
¿Por qué el servicio de fosgeno requiere instrumentación especializada?
El servicio relacionado con el fosgeno requiere instrumentación especializada, ya que esta sustancia química es altamente tóxica, incolora y provoca síntomas que pueden tardar horas o días en aparecer tras la exposición, lo que dificulta la detección de fugas antes de que se produzcan daños.
- Qué es: El fosgeno (COCl₂) es una sustancia química sometida a una estricta regulación debido a su elevada toxicidad y al carácter letal de la exposición a la misma.
- Ámbitos de aplicación: Fabricación de plásticos como el policarbonato y el poliuretano, así como de productos agroquímicos, farmacéuticos y otros productos químicos especializados.
- Por qué es difícil de detectar: los síntomas de exposición suelen aparecer con retraso y pueden tardar horas o días en manifestarse, y el gas en sí es incoloro, por lo que una fuga puede pasar desapercibida hasta que ya haya causado daños.
Esta combinación de toxicidad y dificultad de detección es la razón por la que los instrumentos instalados en las líneas de fosgeno deben cumplir unos requisitos más estrictos que los de las tuberías de proceso habituales, empezando por la forma en que dichos instrumentos se conectan físicamente al sistema.
¿Cuál es la mejor forma de instalar los instrumentos de medición de presión para el fosgeno?
La mejor forma de instalar la instrumentación de presión para el fosgeno es mediante conexiones con junta embridada, en lugar de conexiones roscadas NPT, ya que las uniones roscadas aumentan el riesgo de que se produzcan fugas involuntarias.
- ¿Por qué utilizar conexiones con bridas en lugar de NPT?: Los sistemas de tuberías industriales para servicios críticos, como el fosgeno, suelen recurrir a conexiones con bridas para evitar las vías de fuga adicionales que introducen las uniones roscadas.
- El reto de los manómetros: los manómetros suelen tener, por defecto, conexiones roscadas, por lo que, en aplicaciones con fosgeno, normalmente se instalan con un dispositivo de aislamiento denominado «sello de diafragma».
- Función de los sellos de diafragma: protegen el manómetro del contacto directo con los medios del proceso y están disponibles en una amplia gama de materiales y configuraciones, lo que permite a los ingenieros adaptar el sello a los requisitos de compatibilidad química de la aplicación.
Las dos grandes categorías de diseño de sellos de diafragma son los modulares y los totalmente soldados. Cada una de ellas presenta perfiles de riesgo de fugas muy diferentes.
Sellos de diafragma modulares frente a los totalmente soldados: ¿cuál es la mejor opción para el fosgeno?
Los sellos de diafragma totalmente soldados son la opción recomendada para el fosgeno y otras aplicaciones críticas, ya que los sellos modulares presentan más uniones en las que pueden producirse fugas.
Juntas modulares: versátiles, pero con más posibles vías de fuga
Las juntas modulares están diseñadas para ofrecer versatilidad, lo que permite a los fabricantes y a los técnicos de servicio autorizados configurar materiales especiales en contacto con el fluido según las necesidades de cada aplicación. Una junta modular típica incluye:
- Conjunto de la tapa y el diafragma
- Una junta con faldón
- Una carcasa inferior
- Anillos de sujeción y accesorios
El diafragma y la carcasa inferior son los componentes en contacto con el fluido y deben estar fabricados con materiales compatibles con el fosgeno. Aunque este diseño modular permite una configuración flexible, la presencia de múltiples componentes aumenta el número de posibles puntos de fuga; por ello, para aplicaciones críticas se recomiendan diseños totalmente soldados.
Juntas totalmente soldadas: el diseño recomendado para aplicaciones críticas
Las juntas totalmente soldadas se instalan como una sola pieza, en lugar de montarse a partir de piezas separadas.
- Construcción: La carcasa superior, el diafragma, la carcasa inferior (cuando proceda) y, en algunos casos, la brida están soldados entre sí formando una sola unidad.
- Opciones de diseño: En el sector existen tres diseños con bridas totalmente soldadas, cada uno de ellos adecuado para diferentes requisitos de aplicación.
Aquí tienes una comparación rápida:
- Cómo está construido: la carcasa superior (diafragma) y la carcasa inferior están soldadas entre sí; la brida se asienta sobre la carcasa superior y puede girar para orientar el instrumento.
- Ideal para: Aplicaciones que requieran flexibilidad en la orientación del instrumento tras su instalación.
- Cómo está fabricado: La conexión de la brida y el instrumento está soldada directamente al diafragma, que se extiende sobre el punto de contacto de la brida de acoplamiento, lo que convierte al diafragma en el único componente en contacto con el fluido.
- Ideal para: Reducir las acumulaciones y las obstrucciones; minimizar el uso de materiales exóticos.
- Aspecto a tener en cuenta: El diámetro del diafragma está relacionado con el tamaño de la tubería, por lo que las tuberías más pequeñas (por ejemplo, de 1 pulgada) dan lugar a diafragmas más pequeños que tienen dificultades para calibrar de forma fiable rangos de presión inferiores a 200 psi.
Sello con bridas totalmente soldado y diafragma interno
- Cómo está fabricado: El conjunto de conexión del instrumento y diafragma está soldado directamente a la brida.
- Ideal para: tuberías de menor diámetro y/o rangos de presión más reducidos, ya que el diámetro interno del diafragma no está limitado por el tamaño de la tubería.
¿Cómo se deben integrar y mantener los equipos de medición de fosgeno?
Los instrumentos de fosgeno deben integrarse mediante conexiones con bridas combinadas con válvulas monoflange, de modo que puedan aislarse y desmontarse de forma segura para su mantenimiento sin tiempos de inactividad innecesarios ni vías de fuga adicionales.
- Por qué es importante el aislamiento: La instrumentación debe desmontarse periódicamente para su mantenimiento o sustitución, por lo que las prácticas seguras de aislamiento y desmontaje son tan importantes como la instalación inicial, tanto para minimizar el tiempo de inactividad como para limitar los requisitos de purga y descontaminación.
- Función de los monoflanges: Se utilizan habitualmente para cerrar, cerrar y purgar, o cerrar y purgar por ambos lados (aislando tanto la parte anterior como la posterior a la válvula) en sistemas de tuberías en los que se prefieren las conexiones con bridas.
- Opciones de conexión: Las mono-bridas suelen tener una conexión de proceso con brida, mientras que la conexión del lado del instrumento puede variar entre un vástago roscado, una conexión IEC para transmisores o una conexión con brida.
Para el servicio de fosgeno, la configuración recomendada para minimizar las vías de fuga es la siguiente:
- Un manómetro mecánico soldado a un sello de diafragma con bridas totalmente soldado
- Instalado en una brida de tubería a juego
- Con una válvula monoflangue tipo oblea situada entre la brida de sellado y la brida de acoplamiento
Las monobridas tipo wafer con orificios para pernos que se ajustan a los componentes con brida permiten una instalación uniforme y repetible. Por el contrario, los diseños tipo wafer en línea que encajan dentro del círculo de pernos (como los anillos de lavado) conllevan un mayor riesgo de desalineación y de instalación incorrecta, por lo que deben evitarse siempre que sea posible.
¿Qué materiales en contacto con el fluido se recomiendan para los sellos de diafragma de fosgeno?
Los materiales en contacto con el fluido recomendados para los sellos de diafragma de fosgeno son un diafragma de tantalio combinado con acero inoxidable 316L o Hastelloy, dependiendo de si hay humedad presente en el servicio.
Los conjuntos de sellos de diafragma no siguen las mismas normas de selección de materiales que otros componentes de tuberías, como tubos, válvulas o accesorios. El único componente que comparten todos los sellos de diafragma es el propio diafragma. Se trata de una membrana extremadamente fina que transmite la presión del proceso al fluido de llenado del sistema, el cual, a su vez, acciona el instrumento. Debido a esta dinámica, ofrecemos una herramienta de selección de materiales que proporciona un desglose de los materiales adecuados tanto para los diafragmas como para otros componentes más sustanciales.
Materiales que se utilizarían con el fosgeno:
Fosgeno puro y seco - Carcasa inferior (si procede): acero inoxidable 316L - Diafragma: tantalio
Fosgeno en presencia de humedad - Carcasa inferior (si procede): Hastelloy B (preferible) o Hastelloy C276 - Diafragma: tantalio
- Por qué la humedad influye en la elección del material: la humedad plantea problemas de corrosión que el fosgeno puro y seco no presenta, por lo que resulta necesario utilizar una carcasa inferior de Hastelloy cuando la humedad entra en juego.
- Por qué se prefiere el Hastelloy B: La combinación de agua y fosgeno puede producir ácido clorhídrico, y un diafragma de tantalio, junto con una carcasa inferior de Hastelloy B, es la opción más adecuada para ese entorno.
- Excepción en el caso de las bridas a ras: En el caso de las juntas de brida a ras, que carecen de carcasa inferior, basta con un diafragma de tantalio.
¿Qué otros factores influyen en el rendimiento y la seguridad de los sellos de diafragma?
La elección del líquido de llenado del sistema y la validación de los materiales son los otros dos factores clave que influyen en el rendimiento y la seguridad de los sellos de diafragma en aplicaciones con fosgeno. La limpieza y el desengrasado de los componentes en contacto con el fluido antes de su instalación ayudan a garantizar un montaje seguro y libre de contaminación.
- Fluido de llenado: Se recomienda la silicona en lugar de la glicerina, ya que sus parámetros de temperatura son más adecuados para esta aplicación. Los sistemas de tuberías de fosgeno pueden requerir purgas y descontaminaciones periódicas, un proceso que puede implicar la aplicación de vacío —una condición que la glicerina no soporta bien, lo que la descarta como opción de fluido de llenado.
- Validación de materiales: Se deben utilizar informes de ensayo de materiales (MTR) y/o ensayos de identificación positiva de materiales (PMI) para confirmar que los componentes en contacto con el fluido están fabricados efectivamente con los materiales especificados antes de su puesta en servicio.
¿Qué instrumentos de medición de temperatura son los más adecuados para las tuberías de fosgeno?
Los pozos termométricos con bridas fabricados en Hastelloy B o C276 son la opción recomendada para la instrumentación de temperatura en las tuberías de fosgeno, ya que protegen el vástago del instrumento y reducen al mínimo las posibles vías de fuga.
- Tipos de instrumentos habituales: los RTD, los termopares y los termómetros bimetálicos se utilizan habitualmente en todos los sistemas de tuberías de fosgeno para proporcionar una indicación de la temperatura, ya sea local o remota.
- Agrupar los componentes siempre que sea posible: el uso de transmisores que también incorporen una pantalla local reduce el número de puntos de acceso y las posibles vías de fuga en el sistema.
- Por qué son importantes los pozo termométricos: Todos los instrumentos de medición de temperatura deben instalarse a través de un pozo termométrico con brida, que protege el vástago del instrumento del caudal, la turbulencia y la corrosión, al tiempo que minimiza las vías de fuga en el punto de integración.
- ¿Por qué con brida (y no soldado)? El hecho de fijar el pozo termométrico a la tubería mediante una brida, en lugar de soldar la brida directamente a la tubería, permite retirar y volver a colocar periódicamente el pozo termométrico, reduciendo al mínimo el riesgo de fugas.
Los pozo termométricos destinados al servicio con fosgeno deben seguir la misma lógica de materiales que las carcasas inferiores de los sellos de diafragma:
- Material: Hastelloy C276 o Hastelloy B
- Validación de soldaduras: Ensayo con líquido penetrante en todas las soldaduras de los pozos termométricos
- Validación mecánica: Ensayo por ultrasonidos para confirmar la integridad mecánica de la brida
- Certificación del material: PMI o MTR según ASME B16 .34 / ASTM A10204 3.1, para confirmar que el material utilizado cumple con las especificaciones.
¿Quiere saber más?
Ashcroft ofrece una gama completa de sellos de diafragma totalmente soldados, diseñados para aplicaciones críticas y con sustancias tóxicas, como el fosgeno. Ponte en contacto con nosotros para hablar con un experto en productos o consulta los recursos relacionados que figuran a continuación para resolver cualquier duda adicional que puedas tener.
