Razones para utilizar una junta de diafragma o un anillo de aislamiento

Los manómetros, interruptores y transductores de presión desempeñan un papel importante en el funcionamiento seguro y eficaz de las tuberías de proceso, los sistemas de patines y otras aplicaciones que se encuentran en muchas industrias. Sin embargo, en determinados casos, estos delicados instrumentos requieren protección frente a una serie de condiciones difíciles, como temperaturas extremas, posible obstrucción por partículas o entornos corrosivos que podrían comprometer su capacidad para funcionar correctamente.

Para hacer frente a estos retos, la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) creó normas industriales y recomienda estrategias para proteger los instrumentos de daños en aplicaciones exigentes. Por ejemplo, ASME B40.100 recomienda el uso de dispositivos de aislamiento - ampliamente conocidos como juntas de diafragma o anillos de aislamiento - como barreras protectoras que pueden garantizar la longevidad y precisión de sus instrumentos de presión.

En este artículo, aprenderá más sobre los tres mayores retos de estos sistemas y las razones para utilizar un sello de diafragma o un anillo de aislamiento. También aprenderá sobre la trazabilidad de los materiales y ciertas certificaciones que pueden ser necesarias para estos dispositivos. 

Cómo protegen las juntas de membrana contra la corrosión.

Todos los instrumentos utilizados para medir, supervisar y controlar la presión se basan en un elemento sensor que es vulnerable a la corrosión. Por ejemplo, un tubo de Bourdon en un manómetro, una junta de actuador en un presostato o un diafragma en un transductor son elementos que detectan los cambios de presión en un sistema.

Estos componentes, a menudo denominados piezas "húmedas", suelen estar fabricados con materiales como acero inoxidable 316L, latón/bronce, PTFE o elastómeros como Viton™ o Buna y están en contacto directo con los medios del proceso. Si el medio de proceso es un producto químico que no es compatible con estos materiales, podría provocar corrosión y daños potencialmente irreparables en el instrumento.

Las juntas de diafragma pueden fabricarse con una amplia variedad de materiales compatibles y suelen constar de dos componentes húmedos principales:

• Un diafragma que desvía un fluido de transferencia para accionar el instrumento, y
• Una carcasa inferior que conecta el conjunto de diafragma/carcasa superior a la tubería de proceso.

Tanto el diafragma como la carcasa inferior pueden fabricarse con diversos materiales metálicos y no metálicos, como acero inoxidable 316L, Hastelloy C276, Hastelloy B, Monel®, Duplex, PTFE, Viton™, PVC y PVDF, entre otros.

Figura 1: Componentes de una junta de diafragma.

Es crucial evaluar la composición del medio de proceso, en particular la concentración de productos químicos agresivos, así como la temperatura, para determinar los materiales adecuados para las piezas húmedas.

Cómo protegen las juntas de diafragma contra los atascos.

Los componentes de detección de los instrumentos de presión suelen contener cavidades y puntos muertos en los que pueden acumularse partículas. Cuando el medio del proceso incluye partículas consistentes, sostenibles o de tamaño considerable, esta acumulación dentro del conjunto de detección puede plantear problemas importantes. Para mitigar este problema, se utilizan aislantes como juntas de diafragma o anillos de aislamiento.

Los diseños comunes de juntas de diafragma pueden tener cavidades y puntos muertos, pero suelen ser más grandes y fáciles de limpiar. Estos sellos pueden estar equipados con puertos de lavado simples o dobles, lo que les permite permanecer instalados durante el proceso de limpieza.

Además, las juntas de diafragma pueden diseñarse para alinearse más estrechamente con el proceso, eliminando así los puntos muertos y las cavidades y reduciendo la posibilidad de acumulaciones significativas. Esta alineación puede conseguirse mediante bridas en línea ,roscas en línea o soldaduras en línea. soldados o soldando directamente la junta a la tubería mediante una junta de montura, en la que la carcasa inferior se suelda a la parte superior de la tubería. En todas estas configuraciones, el componente del instrumento puede retirarse sin desmontar la tubería.

Figura 1: Vista ampliada de la junta de diafragma con orificio de lavado.

Por qué los anillos de aislamiento pueden ser una mejor solución para aplicaciones de baja presión y altas partículas.

Los anillos de aislamiento se utilizan a menudo en las industrias de agua/aguas residuales y minería para aplicaciones con presiones más bajas (por debajo de 400 psi), y condiciones de temperatura normales.que a menudo implican lodos más espesos y partículas más grandes que pueden obstruir los instrumentos.

Los anillos de aislamiento funcionan de forma similar a las juntas de diafragma, pero se instalan en línea con las tuberías y suelen colocarse entre dos bridas de tubería. Las opciones de materiales para los anillos de aislamiento son más limitadas que las disponibles para las juntas de diafragma, por lo que son menos adecuados para aplicaciones corrosivas. Sin embargo, se dispone de piezas húmedas como PTFE, EPDM y CVPC cuando hay presencia tanto de lodos como de productos químicos agresivos.

Aunque las placas de los extremos pueden estar fabricadas con diversos materiales, incluidas opciones metálicas y no metálicas, los elementos sensores de los anillos de aislamiento son siempre no metálicos, lo que exige una cuidadosa consideración de la compatibilidad con la temperatura.

Figura 2: Ejemplo de montaje de un anillo de aislamiento. 

Cómo puede afectar la temperatura extrema del proceso a su decisión de utilizar un aislador.

Los problemas surgen cuando las temperaturas de los medios de proceso superan el intervalo de 50 °F - 90 °F, lo que provoca una disminución de la precisión en los instrumentos de presión. Las juntas sólo deben utilizarse con temperaturas elevadas si la obstrucción o la corrosión son también un problema. Si la obstrucción o la corrosión no son un problema, las juntas pueden resultar problemáticas.

Las temperaturas extremas pueden superar la temperatura nominal del instrumento, causando problemas de contención. Los sellos de diafragma pueden ayudar actuando como disipadores de calor, pero también pueden causar dilatación térmica en el relleno del sistema, lo que da lugar a lecturas inexactas.

Para hacer frente a estos problemas, considere la posibilidad de utilizar los siguientes dispositivos para complementar la capacidad del aislador:

• Línea capilar o Sifón microtubo: Reduce los efectos de la dilatación térmica permitiendo una rápida disipación de la temperatura.
  
  
• Bobinas estándar o sifones de cola de cerdo: Adecuados únicamente para aplicaciones de vapor, estos dispositivos bloquean el vapor con una barrera de condensado. Sin embargo, sólo deben utilizarse con juntas de membrana si existe riesgo de exposición a productos químicos. En estos casos, la junta se coloca por encima del sifón.
  
  
• Tuberías sin aislamiento: Reduce la temperatura del proceso antes de llegar al conjunto del instrumento, evitando problemas de dilatación térmica. Tener una conexión directa en lugar de un sello de diafragma también ayudará a evitar problemas de expansión térmica.

Por qué es importante la trazabilidad de los materiales en los aisladores.

En la última década, ha aumentado considerablemente la demanda de documentar el origen de los materiales húmedos en instrumentación. Esta trazabilidad es crucial para mantener la calidad y la conformidad en los procesos de fabricación. He aquí las dos normas principales para la trazabilidad de materiales en piezas húmedas:

• EN 10204 2.2: Proporciona un documento de muestra que indica el origen típico del material e incluye una declaración de conformidad que confirma que el material cumple las especificaciones del fabricante. Este certificado suele ser más fácil de suministrar para productos que ya han sido fabricados, suministrados, enviados o instalados, incluso cuando la trazabilidad directa es un reto.
  
  
• EN 10204 3.1: Ofrece un proceso de trazabilidad más detallado, que implica un número de serie o número térmico que vincula el material a un paquete de documentación. Este paquete rastrea el metal hasta su punto de fusión original. Para obtener este certificado, los fabricantes deben garantizar la trazabilidad del material y su seguimiento a lo largo de todo el proceso de fabricación.

Ambos informes son esenciales para los componentes húmedos de un instrumento. Sin embargo, muchos instrumentos tienen conjuntos sensores que pueden carecer de materiales trazables, lo que dificulta la documentación. En tales casos, el uso de juntas de diafragma con materiales trazables es una solución eficaz. La sencilla construcción de un sello de diafragma facilita el uso de materiales trazables, garantizando el cumplimiento y la fiabilidad.

Certificaciones para juntas de diafragma y anillos de aislamiento que garantizan la seguridad y la conformidad. 

He aquí dos certificaciones importantes que debe tener en cuenta a la hora de elegir un aislante, como una junta de diafragma o un anillo de aislamiento para su sistema: 

Certificación NACE

Los instrumentos que se utilizan en aplicaciones de sulfuro de hidrógeno (H2S) suelen requerir componentes húmedos que cumplan la norma NACE. Los materiales a utilizar dependerán a menudo de la norma requerida (MR0175:2021/ISO 15156:2020 o MR0103/ISO 17945:2015), así como de la concentración de sulfuro, la presión y la temperatura del medio.

No todos los instrumentos pueden disponer de los materiales húmedos adecuados para cumplir los requisitos de la NACE. A menudo se prefieren materiales como Hastelloy C276 y Monel. Si los instrumentos no están disponibles en estos materiales, es importante utilizar una junta de diafragma que suele tener muchas configuraciones disponibles para diversos materiales.

Certificación NSF

La NSF (National Sanitation Foundation) ofrece certificación para materiales que pueden entrar en contacto con agua potable para garantizar que el agua no sea contaminada por el material. Aunque existe una gran variedad de instrumentos que cuentan con esta certificación, no todos lo hacen. En este caso, el uso de un sello de diafragma que sí cuente con la certificación ayudará a proteger el agua de materiales no certificados (y potencialmente dañinos).

Ashcroft ofrece sellos de diafragma en 316LSS, así como anillos de aislamiento con materiales EPDM/316LSS que están certificados por NSF. Ambas configuraciones se pueden utilizar para ayudar a instalar un instrumento que no está verificado como seguro. Vea una lista completa de los sellos de diafragma y anillos de aislamiento Ashcroft con certificación NSF 61.

¿Quiere saber más?

Para obtener más información sobre los vanos mínimos y la presión de trabajo máxima admisible (PTMA) de determinadas configuraciones de instrumentos de presiónpuede consultar la Guía Min/Max de Presión y Temperatura de Sello de Diafragma. Además, aquí algunos artículos relacionados que pueden serle útiles.

• ¿Qué factores afectan al rendimiento de una junta de diafragma?
• ¿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
• ¿Por qué utilizar una conexión de lavado en una junta de diafragma?

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