Consideraciones para utilizar una junta de diafragma en aplicaciones de baja presión

Las juntas de diafragma, también conocidas como aislantes, se utilizan habitualmente para ayudar a proteger las partes húmedas de los instrumentos de medición de presión, como sensores (transmisores y transductores), manómetros e interruptores, de las sustancias químicas corrosivas de las tuberías de su sistema. En algunos casos, sin embargo, los diafragmas también se utilizan para proteger el instrumento de partículas grandes que podrían obstruir la conexión del proceso. conexión.

Como líder de desarrollo de negocios en Ashcroft - líder en instrumentación de presión - frecuentemente trato estas preocupaciones en aplicaciones de baja presión. Lee este artículo para aprender sobre los factores a considerar para usar un sello de diafragma en tu operación y usarlos en diferentes tipos de instrumentos (mecánicos o sensores) para mantener tu sistema fluyendo. También verá recursos adicionales que puede utilizar como referencia para profundizar sus conocimientos sobre estos instrumentos aislantes.

Garantizar la compatibilidad de la junta del diafragma

Siguiendo las directrices de ASME B40.100, es importante informar a su proveedor de instrumentos de presión sobre cualquier condición que pueda ser relevante para la aplicación y el entorno. Esto les ayudará a determinar el manómetro más adecuado para la situación y si se requiere o no un sello de diafragma como protección para su operación.

Si se recomienda una junta de diafragma, los materiales húmedos deben ser compatibles con el medio de proceso. Para obtener más información, consulte nuestra guía de compatibilidad.

Por qué es importante la compatibilidad

El elemento elástico de una junta de diafragma suele ser un elemento de pared delgada que funciona en condiciones de gran tensión y debe seleccionarse cuidadosamente para que sea compatible con el medio de presión que se mide. Ningún material común es inmune a todo tipo de productos químicos. El potencial de corrosión depende de varios factores, como la concentración, la temperatura y la contaminación del medio.

Figura 1: Componentes de la junta de diafragma

Además, la capacidad del elemento de presión se ve afectada por su diseño, los materiales utilizados y la forma en que están conectadas sus piezas.

Aunque las juntas de diafragma son dispositivos de protección eficaces, hay circunstancias en las que pueden crear problemas si no se configuran correctamente. Uno de los conflictos más comunes tiene que ver con los intervalos de baja presión en los indicadores de presión o los puntos de ajuste bajos en los presostatos.

Para abordar estas cuestiones, voy a dividir las consideraciones en dos categorías: instrumentos mecánicos e instrumentos basados en sensores.

Protección de instrumentos mecánicos en aplicaciones de baja presión

Los presostatos mecánicos funcionan mediante un mecanismo de pistón y muelle que se mueve ligeramente hacia delante y hacia atrás al aumentar o disminuir la presión. Cuando se alcanza un determinado nivel de presión, el pistón activa un microinterruptor, cerrando o abriendo un circuito. El hecho de que el circuito esté abierto o cerrado determina si la energía fluye a través del dispositivo. Este mecanismo suele utilizarse para encender o apagar equipos en función de la aplicación.

Figura 2. Componentes del presostato mecánico

Consideraciones para acoplar un interruptor mecánico a un cierre de membrana

En aplicaciones con medios corrosivos, es esencial proteger los componentes húmedos del presostato. Dispositivos como las juntas de diafragma o los anillos de aislamiento, que contienen un elemento sensor adaptado a la aplicación, ejercen presión sobre un fluido de transferencia que, a su vez, activa el actuador del presostato.

La física de este proceso exige una fuerza suficiente de la presión del proceso para que actúe sobre el elemento sensor del aislador, que a su vez debe mover una cantidad suficiente del fluido de transferencia (con viscosidades que van desde el agua hasta la glicerina a 1300 cSt) para garantizar que el instrumento funcione con precisión. Debido a la resistencia adicional introducida por la junta de diafragma, existen limitaciones en cuanto a lo bajo que puede ser el punto de ajuste.

Por ejemplo, un interruptor que podría ver un punto de ajuste de 2 pulgadas de agua, o incluso un punto de ajuste de 2 psi como una conexión directa puede estar limitado a un punto de ajuste de 6 psi cuando se instala en un aislador. 

Consideraciones para acoplar calibradores mecánicos a un cierre de diafragma

Los manómetros de tubo de Bourdon tradicionales, utilizados normalmente para rangos de presión de 15 psi y superiores, presentan un tubo metálico soldado a la conexión de presión. Cuando la presión aumenta, hace que el tubo se enderece, lo que activa una serie de engranajes que mueven la aguja del manómetro. Este diseño permite al manómetro soportar altas presiones de rotura y mantener una precisión fiable incluso en entornos difíciles.

Para soportar este robusto diseño, es esencial un desplazamiento suficiente de la junta de diafragma para un movimiento preciso del manómetro. Los manómetros con vanos más pequeños, que van desde 10 pulgadas de agua a 10 psi, utilizan un sistema de fuelle en lugar de un tubo de Bourdon. Cuando estos manómetros se utilizan con un aislador, requieren configuraciones específicas de tamaño y material para garantizar un desplazamiento adecuado para el funcionamiento del manómetro.

Estrategias para lograr un mayor desplazamiento

Tanto si hablamos de puntos de ajuste más bajos (menos de 6 psi) como de intervalos más bajos en los manómetros (menos de 30 psi), normalmente necesitamos buscar opciones de alto desplazamiento para las juntas de diafragma. Hay varias formas de conseguirlo. 

1. Utilice un diafragma de Viton™ o Kalrez™.

Esto puede facilitar una calibración precisa en tramos de muy baja presión y permitir puntos de ajuste bajos (tan bajos como 10 pulgadas de agua). La flexibilidad de estos diafragmas reduce la resistencia del proceso sobre el fluido de transferencia. Sin embargo, la selección de estos materiales es limitada y puede no ser adecuada para todos los medios. Si son compatibles, esta solución puede aplicarse a diseños roscados, embridados y diversos diseños en línea.

2. Utilice un diafragma más grande cuando se requieran juntas metálicas.

Algunos diseños de juntas utilizan un diafragma más grande para ampliar la superficie expuesta al proceso. Esto mejora la transferencia de fuerza en comparación con un diafragma metálico tradicional. Los diseños que incorporan un diafragma más grande pueden ser roscados o embridados. Las opciones embridadas pueden incluir:

• Un diseño de alto desplazamiento como el Sello de Diafragma de Alto Desplazamiento con Brida Ashcroft® 702/703 con un gran diafragma y carcasa inferior (con o sin puerto de descarga).
  
  
• Un diseño enrasado como el sello de diafragma enrasado con brida Ashcroft® DF, que no requiere una carcasa inferior porque el diafragma se extiende sobre la cara elevada de la brida convirtiéndolo en el único componente mojado. 

La necesidad de lavado suele ser mínima debido a su diseño; sin embargo, si es necesario el lavado, la junta DF puede utilizarse junto con un anillo de lavado.

Para que la junta DF sea eficaz en tramos de presión más bajos o puntos de ajuste más bajos, requiere un diafragma más grande. El diseño típico de una junta DF se basa en la conexión de la tubería para determinar el tamaño del diafragma. Por ejemplo:

• Una tubería de 1 pulgada tendría un diafragma de 1 pulgada
• Una tubería de 2 pulgadas tendría un diafragma de 2 pulgadas y así sucesivamente

Para vanos inferiores, se necesitarían diafragmas de 3 pulgadas o mayores. En los casos en los que el tamaño de las tuberías sea inferior al de la junta DF, se pueden utilizar adaptadores para acoplar tuberías de menor tamaño a una junta DF de 3 pulgadas.

Protección de instrumentos basados en sensores en aplicaciones de baja presión

Mientras que los instrumentos mecánicos tienden a preocuparse por el desplazamiento, los productos basados en sensores son lo bastante sensibles para evitar esa dinámica. Sin embargo, ser tan sensibles presenta otros problemas. Dado que los instrumentos basados en sensores de los aisladores pueden responder con precisión a intervalos de presión más bajos, cualquier fluctuación de temperatura o dilatación térmica del fluido de llenado puede provocar un desplazamiento de la presión, que se hace más pronunciado con intervalos de presión más bajos.

Consideraciones para fijar cualquier instrumento a una junta de diafragma

1. 1. Limite al máximo el volumen de fluido de llenado por encima de la junta. Utilizar racores de bajo volumen, emplear instrumentación que cumpla múltiples funciones y utilizar opciones en el instrumento que reduzcan al mínimo los accesorios son estrategias para limitar el fluido de llenado.

2. Utilice instrumentos que puedan ajustarse fácilmente. Cualquier instrumento instalado en un sello de diafragma, especialmente con intervalos de presión inferiores a 200 psi, debe tener alguna forma de ajuste de cero/intervalo. Esto puede ser un paso necesario una vez completado el proceso de llenado del sello.

Aunque seguir estas directrices puede ayudar al rendimiento, es importante ser consciente de la dinámica que podría afectar a los vanos de baja presión o a los puntos de ajuste bajos en uso con un sello de diafragma. Consulte siempre al fabricante del conjunto para verificar si una configuración determinada funcionará eficazmente.

¿Desea obtener más información?

El uso de una junta de diafragma en aplicaciones de baja presión es una forma muy eficaz de proteger sus instrumentos de presión y mantener el funcionamiento eficiente de su sistema. Para obtener más información sobre los vanos mínimos y la presión máxima de trabajo permitida (MAWP) de ciertas configuraciones de instrumentos de presiónpuede consultar el documento Ashcroft Guía Min/Max de Presión y Temperatura de Sello de Diafragma.

Para más información sobre juntas de diafragma y otros aislantes, como anillos de aislamiento, aquí algunos artículos que pueden resultarle 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?

No dude en ponerse en contacto con nosotros con cualquier 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.