Cómo prevenir fallos en los sellos de diafragma

Si está experimentando problemas de fallo de las juntas de diafragma en su proceso, no está solo. En aplicaciones exigentes que implican medios corrosivos y otras condiciones difíciles, las juntas de diafragma son su principal línea de defensa para evitar que se dañen sus instrumentos de presión.

En Ashcroft, hemos visto prácticamente todos los escenarios que pueden causar que un sello de diafragma falle, conduciendo a lecturas inexactas y costosos tiempos de inactividad. En este artículo, revisaremos cómo funciona un sello de diafragma, exploraremos las tres condiciones que explican la mayoría de las fallas del sello de diafragma - corrosión, alta temperatura y fugas de llenado de fluido - y ofreceremos algunas medidas correctivas para solucionar estos problemas.

Cuando haya terminado, comprenderá mejor por qué pueden fallar los sellos de diafragma y será capaz de identificar y prevenir posibles problemas en su propio proceso. También encontrará enlaces a recursos adicionales que le ayudarán a resolver otras dudas que pueda tener relacionadas con los diafragmas.

Cómo funciona un sello de diafragma

La función del sello de diafragma es aislar el elemento sensor de presión de un instrumento de medición de presión del fluido del proceso y, al mismo tiempo, comunicar los cambios de presión del proceso a través de su diafragma. Así es como funciona:

• El conjunto del sello de diafragma y el instrumento de medición se llenan con un fluido que transfiere la presión.

• El diafragma se flexiona cuando se produce un cambio de presión en la conexión del proceso, lo que provoca el movimiento del fluido de transferencia.

• Ese movimiento es la forma en que el cambio de presión se transmite al elemento sensor de presión del instrumento.

Figura 1. Componentes de un sello de diafragma. 

¿Qué causa el fallo del sello del diafragma? 

Los causantes habituales de los problemas en los sellos de diafragma son la corrosión, las altas temperaturas y las fugas de líquido: 

Problema 1: Corrosión (compatibilidad de materiales)

La corrosión de la junta de diafragma suele deberse a una selección incorrecta del material. Los materiales húmedos de la junta deben ser compatibles con el medio del proceso. Por ejemplo, si el proceso implica el bombeo de ácido sulfúrico, los materiales húmedos de la junta de diafragma que seleccione (es decir, Hastelloy® B, Tantalio, PTFE o Kalrez®) deben soportar el líquido corrosivo.

La concentración química también es un factor importante a tener en cuenta en la selección del material. Un cambio en la concentración o la temperatura de un producto químico provocará una corrosión que no se producirá con el mismo producto químico a una concentración o temperatura diferentes.

Por último, los metales distintos que entran en contacto entre sí también pueden causar corrosión galvánica en su proceso. La NASA describe la corrosión galvánica como "una acción electroquímica de dos metales disímiles en presencia de un electrolito y una vía conductora de electrones." En una junta de diafragma, si el acero inoxidable o el acero al carbono entran en contacto con una aleación (magnesio o aluminio) la corrosión galvánica puede acelerar la corrosión del material de aleación. 

Solución para la corrosión del sello del diafragma

Antes de seleccionar el sello de diafragma para un proceso corrosivo, asegúrese de que el sello y los materiales húmedos son compatibles. Usted puede hacer esto mediante el uso de la Herramienta de Selección de Materiales Ashcroft® en línea. Este recurso interactivo le permite introducir sus especificaciones y recibir información detallada sobre la compatibilidad de materiales para su aplicación. También puedes ver nuestro Webinar Corrosión y Compatibilidad de Materiales para obtener más información o consultar la Guía de Corrosión Ashcroft®.   

Figura 2. Tabla de selección de materiales de la Guía de selección de materiales y corrosión de Ashcroft®.

Problema 2: Error de temperatura 

Los errores de temperatura en las juntas de diafragma se deben a la dilatación o contracción del fluido. Conocer factores como el volumen de llenado, los coeficientes de dilatación, las características del conjunto y las variaciones de temperatura puede ayudar a predecir y mitigar los errores. Aunque el cambio del volumen de llenado interno es independiente del rango de presión del instrumento, el porcentaje de error final está influido por el rango. Por ello, un manómetro de alta presión tendrá menos errores que los de baja presión.

Figura 3. Coeficiente de expansión del llenado líquido

Cuando el conjunto sello de diafragma/manómetro se llena correctamente, el cálculo del error de temperatura se convierte en un proceso sencillo. El volumen total de llenado incluye el volumen interno del instrumento de presión (como el tubo Bourdon o fuelles) y el sello de diafragma. Los manómetros Ashcroft® de 4 1/2 pulgadas y los sellos de diafragma, por ejemplo, tienen volúmenes internos específicos como se indica en la Figura 1 y Figura 2, respectivamente.

Figura 4. Volumen interno del manómetro.

Nota: El error de temperatura para todos los manómetros de 2½ y 3½ (y para los de 4½ con rangos de presión
por encima de 200 psi) será relativamente pequeño y no es necesario tenerlo en cuenta.

Figura 5. Volumen interno de la junta.

Para obtener los mejores resultados, es importante utilizar el fluido de llenado con el intervalo de temperatura adecuado para su aplicación. Utilice la Figura 6 a continuación como referencia para las especificaciones de temperatura de cada fluido de llenado. 

Figura 6: Límites de temperatura del fluido de llenado del sistema.

Problema 3: Fugas de líquido de llenado

La fuga de líquido de llenado es otra causa común de fallo potencial del sello de diafragma. Esto puede ocurrir principalmente de tres maneras.

• Muescas en las superficies de las juntas. Por ejemplo, pueden producirse fugas si hay muescas en el espárrago de la cápsula del diafragma de la junta tórica. Si este es el caso, una nueva junta tórica o una nueva carcasa superior pueden solucionar el problema.

• Conexión floja del manómetro. Si tiene una fuga, compruebe y apriete la conexión entre la junta y el accesorio. 

• Instalación incorrecta. Un ejemplo de instalación incorrecta es girar el manómetro al instalar el conjunto en el proceso en lugar del sello de diafragma. Asegúrese siempre de seguir las instrucciones de instalación proporcionadas por el fabricante.  

¿Quiere saber más? 

Ahora que conoce las tres razones más comunes por las que fallan los sellos de diafragma y las medidas preventivas que puede tomar para ayudar a garantizar que estos fallos no se produzcan en su proceso, es posible que aún tenga preguntas. Consulte los recursos que se indican a continuación para obtener contenido relacionado o póngase en contacto con nosotros para hablar con un experto en productos que pueda responder a cualquier pregunta que tenga. Mientras tanto, descargue nuestra guía para obtener más información sobre el montaje de instrumentos de presión.