Qué hay que tener en cuenta al elegir el material de la junta de diafragma

Este artículo se publicó originalmente el 8 de abril de 2024 y se actualizó el 30 de septiembre de 2024.

Las industrias petrolífera y del gas, del agua/aguas residuales, química y petroquímica dependen de instrumentos de medición de presión precisos y repetibles para garantizar que los procesos se desarrollen de forma segura y eficaz. Sin embargo, sin la protección adecuada, los componentes internos (húmedos) de esos manómetros, transmisores, transductores e interruptores se dañarán debido a los materiales corrosivos que se encuentran en estas duras aplicaciones. 

Las juntas de diafragma son la solución ideal para proteger sus sensores de presión de posibles daños, ya que pueden aislar los componentes de detección de los medios del proceso. Pero elegir el sello de diafragma adecuado para el trabajo requiere que usted considere qué materiales húmedos son los más adecuados para su aplicación específica. Ashcroft puede ayudarle. Hemos sido líderes en la industria de instrumentación de presión y temperatura durante décadas y a menudo ayudamos a nuestros clientes a abordar este mismo desafío. 

En este artículo, aprenderá los cuatro factores que debe tener en cuenta a la hora de elegir el material de la junta de diafragma. Cuando termine de leerlo, dispondrá de la información necesaria para tomar una decisión de compra más segura. También podrá consultar otros recursos relacionados para resolver otras dudas sobre juntas de diafragma que pueda tener
.

Por qué es importante el material de la junta de diafragma.  

Aunque el proceso de fabricación de juntas de diafragma es largo, fabricarlas en distintos materiales es relativamente fácil. En cambio, fabricar elementos sensores de instrumentos de presión es mucho más complejo.

Por ejemplo, un conjunto de actuador en un presostato, o un tubo bourdon en un manómetro, dependen del tamaño, la dimensión, la elasticidad y la resistencia para proporcionar movimientos específicos para lecturas de presión precisas. Encontrar la combinación adecuada utilizando una variedad de materiales exóticos como el tántalo o el Hastelloy® sería entre difícil e imposible. Por eso, cuando se necesitan esos u otros materiales exóticos, se utilizan juntas de diafragma para proteger esos instrumentos de las condiciones más duras.

Componentes de una junta dediafragma.
Aunque los componentes exactos varían, la mayoría de las juntas de diafragma comparten las mismas partes esenciales .

Figura 1. Componentes de la junta de diafragma.

La mayoría de los diseños incluyen:

• una carcasa superior que conecta el instrumento con el diafragma.
• El orificio de llenado que permite llenar los conjuntos con fluido al vacío.
• una carcasa inferior que conecta el diafragma a la tubería de proceso.
• un diafragma que transmite la presión del proceso al instrumento.

Las carcasas inferiores tienen una amplia variedad de opciones de conexión, como bridadas, roscadas y soldadas. Como puede ver, las dos únicas piezas que entran en contacto con el proceso son el diafragma y la carcasa inferior.

También hay opciones como el Sello de Diafragma ^Ashcroft® DF Flush Flanged que no tienen una carcasa inferior para una alternativa menos costosa.

Figura 2. Tipos de conexión de las juntas de diafragma.

Compatibilidad de las piezas húmedas y otros factores determinantes en la selección de materiales.

Tanto si una junta de diafragma tiene un alojamiento inferior como si no, es importante tener en cuenta el material de las piezas húmedas y cómo interactúan con el proceso. La compatibilidad de las piezas húmedas es el factor principal a la hora de seleccionar los materiales, aunque también hay otros factores. He aquí las cuatro consideraciones principales:

1. Materiales compatibles.

Los conjuntos de juntas de diafragma suelen incluir varios componentes para distintas funciones. El componente principal, que es el instrumento, se instalaría directamente en la junta o en un accesorio. Algunos ejemplos de accesorios son un disipador de temperatura, un capilar para montaje remoto, un amortiguador o un racor en T para conectar varios instrumentos.

Tanto si la conexión de presión del instrumento se instala directamente en la junta como en un accesorio, los materiales no deben prestarse a la corrosión. Recomendamos materiales similares para limitar el número de posibles variables/reacciones entre nuestro producto y el medio. A veces hemos mezclado materiales para ofrecer una mayor resistencia a la corrosión en productos de paredes más finas, como los diafragmas.

• • Para las conexiones roscadas, recomendamos materiales que estén próximos entre sí en la serie galvánica, que determina el potencial electroquímico de los metales/aleaciones. Cuando están demasiado separados, puede producirse una corrosión acelerada del metal más activo, o ánodo (corrosión galvánica). Este efecto se produce principalmente con una solución electrolítica como el agua salada, pero puede observarse en otros lugares. Las conexiones roscadas suelen proporcionar más lugares para que el medio permanezca estancado, lo que aumenta la velocidad de corrosión. 

  • En el caso de las conexiones soldadas, que reducen la probabilidad de que se produzcan fugas, también es fundamental seleccionar materiales químicamente resistentes y compatibles en todo el conjunto. Por ejemplo, las unidades soldadas de alquilación de ácido fluorhídrico (AF), a menudo denominadas unidades HF Alky, suelen utilizar materiales ^Monel® para sus instrumentos, que se adaptan mejor a la instalación en accesorios ^Monel® y carcasas superiores ^Monel® con diafragmas y carcasas inferiores ^Monel®. 

    Los medidores ^Ashcroft® para Detección de Fugas Ácidas (ALD ) están diseñados para este tipo de situaciones. En el caso del ^Monel®, todas las partes que se sueldan deben ser del mismo material. Otros materiales como el acero inoxidable 316L, el ^Hastelloy® y el Tantalio pueden mezclarse. Sin embargo, cuando la instalación no está soldada, tener dos metales diferentes en contacto puede crear una oxidación prematura, especialmente cuando se instala en zonas de alta humedad.

2. Límites de temperatura y presión del material.

Los diafragmas y las carcasas inferiores pueden ser de materiales metálicos y no metálicos. Cuando se trata de limitaciones de temperatura, las configuraciones metálicas no suelen ser un factor a tener en cuenta, ya que es más probable que las limitaciones estén ligadas al fluido de llenado del sistema o a otros factores. 

Para los materiales no metálicos, sin embargo, la historia es diferente. Las opciones no metálicas que pueden estar expuestas al proceso podrían incluir materiales como PTFE, Viton™, ^Kalrez®, PVC, PVDF, CPVC, Acetal o EPDM. Es importante tener en cuenta tanto el límite de temperatura del material como la degradación de ese límite a medida que aumenta la presión.

Figura 3. Límites de temperatura de las juntas de diafragma no metálicas.

Figura 4. Límites de temperatura del material de la carcasa inferior no metálica. 

Aunque estos materiales están limitados en cuanto a temperatura, pueden ser una opción ideal para situaciones con gran resistencia química o flexibilidad. La flexibilidad es fundamental para aplicaciones de baja presión o aplicaciones que requieren puntos de ajuste de baja presión en los interruptores. 

3. Disponibilidad de material.

Si está especificando los requisitos de material para su aplicación, es importante tener en cuenta la disponibilidad del material. Cuando puede haber múltiples opciones desde el punto de vista de la compatibilidad, la presión y la temperatura, es posible que desee elegir las opciones fácilmente disponibles.

Algunos materiales exóticos, aunque necesarios, pueden ser difíciles de conseguir y pueden crear limitaciones en el diseño del cierre del diafragma, en las opciones de alojamiento inferior (opciones de puertos enrasados) o en los tamaños disponibles. Por ejemplo, los materiales de PTFE no pueden utilizarse en conjuntos embridados más pequeños cuyos diseños tienen espárragos roscados en la carcasa inferior. Además, en el caso de los alojamientos inferiores revestidos de tantalio, el proceso de revestimiento puede resultar difícil, por lo que permitir una variedad de materiales en sus especificaciones puede ayudar a abrir otras opciones. 

4. Coste del material. 

Aunque se trata de un factor, hay que entender que es el menos importante. La compatibilidad y la integridad estructural (en relación con las limitaciones de presión y temperatura), así como la compatibilidad de los materiales, son las consideraciones más importantes. La disponibilidad ocupa un distante tercer lugar, y el coste se sitúa al final de la lista. Sin embargo, el coste puede seguir siendo un factor a tener en cuenta cuando hay varias opciones suficientes.

Por ejemplo, los rangos de baja presión requieren un material flexible en los diseños de sello de diafragma estándar (frente a los diseños de alto desplazamiento). En Ashcroft, ofrecemos Viton™ y ^Kalrez® para materiales de diafragma flexible. ^Kalrez® es significativamente más caro y sólo debe utilizarse cuando sea necesario para fines de compatibilidad. 

5. Requisitos de certificación NSF/ANSI/CAN 61 (cuando sea necesario).

Al elegir los sellos de diafragma, o cualquier instrumento utilizado en los sistemas de agua potable, la salud pública es una preocupación primordial. Por eso, los sistemas de agua potable sólo deben utilizar componentes que cumplan los requisitos de NSF/ANSI/CAN 61 para garantizar que el agua sea segura para el consumo público.

Ashcroft ofrece sellos de diafragma y otros instrumentos aprobados por NSF 61 para su uso en aplicaciones de agua potable. Estas certificaciones verifican que nuestros productos cumplen con los estrictos requisitos de efectos sobre la salud para los componentes del sistema de agua potable y subrayan el compromiso de Ashcroft con la seguridad del producto, la calidad y la salud pública.

¿Quiere saber más sobre la selección de juntas de diafragma?

Ahora que ya sabe qué debe tener en cuenta a la hora de elegir el material húmedo para su junta de diafragma y por qué es importante seleccionar el material para proteger sus instrumentos de presión de las aplicaciones más exigentes, es posible que tenga más preguntas. Hemos recopilado algunos recursos adicionales que pueden ser de su interés:

• Guía mín./máx. de la junta de membrana
• ¿Cómo puedo seleccionar de forma segura las juntas de diafragma para aplicaciones de alta temperatura?
• Cuándo utilizar una junta de diafragma frente a un anillo de aislamiento
• ¿Qué factores afectan al rendimiento de una junta de diafragma?
• Comprensión de las aprobaciones NSF/ANSI/CAN 61 para instrumentos de presión

Y, por supuesto, no dude en ponerse en contacto con nosotros si tiene alguna pregunta o duda. Mientras tanto, descargue nuestra guía para obtener más información sobre la selección de una solución de montaje de instrumentos para sus necesidades específicas.