¿Puede dañarse un transductor de presión por la congelación del agua?

Las temperaturas de congelación pueden dañar los instrumentos electrónicos sensibles de medición de la presión, como un transductor/transmisor de presión. Independientemente de que un operador haga todo lo posible por eliminar toda el agua de su sistema para evitar la congelación, sigue siendo posible que una pequeña cavidad del diafragma o un paso de presión dentro del sensor del transductor retenga agua.

Cuando esta agua se congela, puede causar una presión excesiva en el elemento de diafragma del sensor, excediendo su rango normal de movimiento y provocando una distorsión permanente. Incluso cuando el hielo se derrite con temperaturas más cálidas, el transductor ya no podrá volver a su posición cero original, por lo que quedará inutilizable y será necesario sustituirlo.

Ashcroft, fabricante líder de instrumentos de presión y temperatura desde 1952, ha estudiado a fondo este problema y ofrece una solución para ayudarle a evitar que esto ocurra en sus aplicaciones basadas en agua. En este artículo, discutiremos lo que sucede exactamente a los instrumentos de detección de presión cuando están expuestos a temperaturas de congelación, las aplicaciones comunes en las que esto ocurre y una solución económica para proteger sus instrumentos y mantener su operación funcionando con eficacia.

Aplicaciones habituales en las que los sensores de presión pueden verse afectados por las condiciones de congelación.

Prácticamente cualquier sistema de distribución de agua que utilice transductores/transmisores para controlar la presión del agua en entornos con temperaturas de congelación corre el riesgo de sufrir daños en los instrumentos que pueden provocar fallos en su funcionamiento. Algunos ejemplos son:

Figura 1: Ejemplos de aplicaciones acuáticas con transductores.  

En cualquiera de estas aplicaciones, los dispositivos de detección de presión pueden quedar inoperativos a temperaturas bajo cero, e ineficaces incluso después de descongelarse. Sin un sensor de presión que funcione, existe el riesgo de que el sistema no funcione como es necesario o, peor aún, que no funcione en absoluto. 

¿Qué ocurre cuando el agua se congela en su sistema?

En primer lugar, es importante recordar que el agua comienza a congelarse cuando la temperatura alcanza los 32 °F o 0 °C. Si la temperatura se mantiene por debajo del punto de congelación durante un periodo prolongado, o si la temperatura sigue bajando, la expansión del hielo hará que las tuberías del sistema revienten físicamente y que los sensores pierdan su eficacia.

He aquí por qué:

- Cuando el agua se congela, el volumen de hielo puede aumentar significativamente bajo la presión atmosférica.
- Inicialmente, la expansión alcanzará alrededor del 9%.
- El aumento de presión en el sistema reducirá el punto de congelación.
- Si el punto de fusión (o congelación) se reduce por grandes aumentos de presión, el aumento de volumen al congelarse es aún mayor.

Cuando se expone a estas condiciones, el sensor que utiliza para medir la presión del agua puede dañar el diafragma del sensor. El diafragma se desviará en exceso, superando su rango normal de movimiento, lo que provocará una distorsión permanente o incluso su rotura.

Para conocer los errores más comunes que se cometen al seleccionar sensores de presión, descargue nuestra guía. 

Factores que contribuyen a los cambios de temperatura en un sistema.

Existen diversos factores que determinan cuándo se congelará el agua residual de un sistema concreto. He aquí algunos de ellos:

1. La temperatura ambiente en las tuberías de agua es inferior al punto de congelación.

Esto significa que la temperatura que rodea el sistema de distribución de agua (es decir, las tuberías) está por debajo del punto de congelación del agua (0 °C o 32 °F).

2. Las condiciones de exposición de las tuberías.

Esto se refiere a todas las condiciones a las que está expuesto el sistema, incluidas las temperaturas bajo cero, los efectos de las corrientes de aire, el viento y las fugas que soplan aire helado dentro o alrededor del sistema. Este movimiento de aire frío alejará más calor de la zona expuesta que el aire en calma.

3. La presencia o ausencia de aislamiento en las tuberías de agua.

El aislamiento de los sistemas de distribución de agua puede ofrecer una solución de protección contra la congelación a corto plazo para los descensos de temperatura. Sin embargo, esta protección puede perderse cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación durante un periodo prolongado.

¿Cómo puedo proteger mi transductor/transmisor de la congelación?

Para abordar el problema de los sensores de presión que fallan después de la congelación, los ingenieros de Ashcroft® desarrollaron una solución única que se aplicó al Transductor de Presión G2, al Transductor de Presión T2 y a los Transductores de Presión OEM S1. La modificación involucra un lubricante estable y emulsionado que se inyecta en la cavidad del diafragma y en la mayor parte del pasaje de entrada. 

Figura 2: Diagrama del transductor. 

Este material viscoso desplaza el aire y sella la cavidad para evitar que el agua entre en contacto con el diafragma y se deposite en la cavidad. Una vez inyectada, la emulsión se adhiere a las paredes internas del sensor y forma una fina piel en el interior del conducto de entrada, impidiendo que se filtre fuera del sensor, incluso cuando el transductor está montado en posición vertical.

Cuando se introduce presión de agua en el sistema, la emulsión sirve como medio de traslación, ejerciendo una fuerza sobre el diafragma igual a la fuerza ejercida sobre él por el agua a presión. La adición del medio de traslación puede causar una ligera desviación de las especificaciones anunciadas del transductor en cuanto a precisión y tiempo de respuesta. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, esta desviación puede considerarse insignificante.

¿Desea obtener más información sobre el rendimiento de los sensores de presión en diferentes aplicaciones?

Los transductores y transmisores desempeñan un papel importante en el éxito y la seguridad de sus sistemas. Cuanto más sepa sobre cómo funcionan los sensores y qué puede afectar a su rendimiento, más preparado estará para tomar las medidas necesarias para afrontar retos como la protección contra congelación en el futuro.

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