¿Cómo puedo seleccionar de forma segura las juntas de diafragma para aplicaciones de alta temperatura?

Si trabaja en una industria que implica procesos de alta temperatura, como las aplicaciones de petróleo y gas y petroquímicas, conoce el reto que supone mantener sus instrumentos de medición de presión y temperatura funcionando eficazmente. Estos instrumentos se ponen a prueba a diario con la exposición a temperaturas extremas, productos químicos abrasivos y otros elementos que pueden no ser compatibles con los componentes húmedos (piezas que están en contacto con el proceso).

La solución industrial para proteger los instrumentos de presión y temperatura en estas aplicaciones es utilizar aisladores, conocidos comúnmente como juntas de diafragma, para aislar el instrumento del proceso. Pero, ¿cómo sabe cuál es el tipo de junta más adecuado para su aplicación?

Ashcroft es uno de los principales fabricantes de juntas de diafragma del sector y trabaja a menudo con sus clientes para resolver esta cuestión. Como líder de producto para sellos de diafragma, quiero compartir mis ideas y soluciones que puede utilizar como referencia para sus necesidades. Siga leyendo para conocer los problemas más comunes de las juntas de diafragma y los conjuntos, las consideraciones para elegir las juntas de diafragma y cómo protegerlas (y proteger otros instrumentos) de daños en su aplicación específica
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Retos habituales para las juntas de diafragma. 

Como quizá sepa, un manómetro mecánico en una línea de bombeo de ácido sulfúrico no duraría mucho a menos que se aislara mediante un cierre de diafragma con materiales compatibles como ^Hastelloy® B, Tantalio, PTFE o ^Kalrez®. Más allá de los elementos corrosivos, los conjuntos de juntas de diafragma también pueden estar expuestos a temperaturas elevadas. Esto ha llevado a los clientes a preguntar si es aceptable utilizar juntas de diafragma específicamente para la protección en aplicaciones de alta temperatura. Esto es lo que ocurre:

• Los conjuntos de junta de diafragma suelen llenarse, calibrarse y almacenarse a temperatura ambiente.
• Exponerlos a temperaturas más elevadas puede hacer que el líquido de llenado se dilate. 
  
• A medida que el relleno del sistema se expande puede crear una lectura de presión en el instrumento que no es causada por la presión del proceso, sino por la expansión térmica del fluido de relleno en el conjunto del sello de diafragma. 
  
• Aunque la junta del diafragma puede actuar como disipador térmico y absorber/radiar parte de la temperatura elevada (protegiendo el instrumento), el resultado podría ser un cambio significativo en la lectura de la presión.
  

¿Cuáles son las limitaciones de temperatura de las juntas de diafragma?

Para confirmar las limitaciones máximas y mínimas de temperatura en un conjunto de junta de diafragma, hay múltiples puntos a tener en cuenta. Para garantizar una instalación segura, es importante comprobar los límites de temperatura de los componentes del conjunto. Véase la ilustración siguiente.

Figura 1. Límites de temperatura de la junta de diafragma. 

Tabla 1: Límites de temperatura del fluido de llenado del sistema

Consideraciones para el uso de juntas de diafragma en aplicaciones de alta temperatura.

Hay algunas aplicaciones en las que es inevitable que los conjuntos de juntas de diafragma estén expuestos a altas temperaturas. Un ejemplo obvio sería cuando existen problemas de compatibilidad química o de obstrucción, así como de altas temperaturas. También es necesario cuando el medio de proceso se mantiene más caliente de lo que el instrumento puede soportar. En ambos casos, es necesario tomar algunas medidas no sólo para proteger el instrumento, sino también para preservar la integridad del conjunto de sellado del diafragma.

A continuación se indican los elementos que deben tenerse en cuenta:

Añadir un disipador de calor por encima del diafragma. Si opta por esta opción, debe tener en cuenta que habrá un volumen adicional de llenado del sistema. Al añadir líquido de llenado, puede estar amplificando el efecto de temperatura que estamos intentando evitar. Por lo tanto, es importante asegurarse de que el dispositivo de disipación está limitado en el llenado adicional del sistema requerido y se disipa de manera eficiente. Dos opciones que son limitadas en volumen interno y disipan la temperatura de manera extremadamente eficaz incluyen:

1. Líneas capilares. Los capilares han sido probados para bajar temperaturas de hasta 700 °F a temperatura ambiente después de 6 pulgadas de tubería.
2. Sifón Micro-tube™. Estos sifones han sido probados para soportar temperaturas de hasta 800 °F hasta 100 °F. 

Conozca el límite de temperatura de los instrumentos. Aunque la junta del diafragma absorberá parte del calor, sigue siendo posible que el calor se transmita más allá de la junta del diafragma y dañe el instrumento. Consulte los límites de temperatura máxima de los instrumentos proporcionados por el fabricante antes de hacer su selección.

Utilice instrumentación ajustable. Si su aplicación utiliza un manómetro con una aguja micrométrica (como el Ashcroft® 1279 Manómetro con PLUS!™ Performance), o un transductor con ajuste cero/span (como el transductor de presión Ashcroft® E2), puede ser necesario realizar ajustes una vez ensamblado al aislador.

Si tiene un manómetro relleno de líquido, no tiene acceso a los ajustes cero/span. Puedes lograr ajustes cero/span utilizando movimientos amortiguados en el manómetro en lugar de un relleno de líquido. Por ejemplo, las opciones Ashcroft® PLUS!™ Performance no tienen relleno de líquido, por lo que la calibración se puede ajustar fácilmente.

Con los transductores de presión, es necesario tener acceso a los ajustes de cero/span. Algunos transductores tienen puntos de acceso para ajustar los potenciómetros. Los transductores construidos con carcasas que están selladas debido a los requisitos de clasificación de área necesitan una manera de hacer ajustes sin entrar en la carcasa. El Transductor de Presión Ashcroft® E2 utiliza un imán para hacer los ajustes cero/span con la carcasa sellada.

Utilice un fluido de llenado apropiado para la temperatura. El fluido de llenado del sistema de la junta de diafragma también debe estar clasificado para el límite de temperatura del proceso. La silicona suele ser segura hasta 500 °F y, por encima de esta temperatura, debe utilizarse Syltherm® 800 (hasta 750 °F).

Utilice juntas de construcción totalmente soldada. Los sellos modulares suelen tener juntas de PTFE que evitan el contacto entre metales y ayudan a sellar el relleno del sistema en el conjunto, pero debe tener en cuenta el límite de temperatura. A medida que aumenta la presión, el límite de temperatura de la junta se degrada. Para aplicaciones con temperaturas superiores a 500 °F considere los sellos de diafragmatotalmente soldados como la serie 510 de Ashcroft®, que serían más apropiados.

Utilice ensambles totalmente soldados. Los ensambles de sellos son típicamente roscados con conexiones ¼ o ½ NPT. Se utiliza un sellador de roscas bifásico para crear un mejor acoplamiento de la rosca y un sello más hermético. Este sellante tiene una temperatura nominal de 480 °F. Si es probable que la junta transmita temperaturas superiores a 480 °F, recomendaríamos soldar las conexiones para evitar comprometer el sellador de roscas.

Tenga en cuenta los límites de temperatura de otros componentes de la junta de diafragma. Tanto si utiliza plásticos como PVC o PVDF para la carcasa inferior, elastómeros como Viton o Kalrez para el diafragma o PTFE para cualquiera de ellos, es importante tener en cuenta las limitaciones de presión/temperatura de esos materiales. Incluso la tornillería (que suele ser de acero galvanizado) debe tenerse en cuenta para aplicaciones de alta temperatura. La temperatura puede incluso influir en el deterioro de las limitaciones de presión máxima de una instalación embridada.

Tabla 1: Límites del material del diafragma

Aunque las aplicaciones de alta temperatura presentan retos para la instrumentación, existen soluciones más que suficientes para proteger el instrumento de daños y errores de temperatura. Mediante el uso de dispositivos de disipación de calor, fluidos de llenado de alta temperatura y todos los diseños de juntas soldadas sería eficaz para garantizar una instalación de indicación/monitor de presión segura y fiable.

¿Quiere saber más? 

Ahora que ya conoce los retos habituales de los aisladores y las consideraciones para elegir el adecuado para su aplicación de alta temperatura, es posible que aún tenga preguntas. Aquí tiene un par de artículos relacionados que pueden interesarle.

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