Medidores de diafragma para aplicações corrosivas e viscosas

Introdução às aplicações de manômetros de diafragma

No processo de produção química, a pressão é um dos parâmetros importantes do processo que frequentemente precisam ser medidos. Devido aos diversos tipos e propriedades complexas dos fluidos de processo, como corrosão, viscosidade, fácil solidificação, cristalização, etc., a medição da pressão tornou-se difícil. Além disso, devido aos diferentes graus de vibração que frequentemente ocorrem em certas áreas por onde o fluido de processo flui, como após a bomba, isso também afeta a medição da pressão. Mais informações: [Por que precisamos de selos diafragma para manômetros ou transmissores?]


Nesses casos, geralmente é necessário adicionar dispositivos de "tanque de isolamento" ou "tanque de amortecimento", ou adicionar isolamento de "traçado de vapor" (ou "traçado elétrico"), ou usar " manômetros de diafragma " além das medidas acima. No entanto, em muitos casos, o problema ainda não pode ser resolvido.

Por que escolher manômetros de diafragma?

Este guia abrangente apresenta um tipo de manômetro chamado "manômetro de diafragma", que oferece ampla gama de adaptabilidade e pode eliminar dificuldades causadas pelos diversos fatores mencionados acima. É composto por um manômetro de tubo Bourdon comum e uma câmara de diafragma de isolamento, ou pode ser composto por um manômetro de contato elétrico comum ou um manômetro de transmissão remota elétrica e uma câmara de diafragma de isolamento. Mais informações:[ Em 3 situações em que manômetros com selo de diafragma são necessários]

As principais aplicações incluem:

• Medição de meios corrosivos em processamento químico
• Monitoramento de fluidos de alta viscosidade na fabricação
• Medição de pressão de substância cristalizante
• Ambientes propensos a vibrações após bombas e compressores
• Monitoramento de processos de alta temperatura

Princípio de construção e funcionamento

Projeto e componentes do manômetro de diafragma
Conforme mostrado na figura, a câmara do diafragma de isolamento é composta por duas câmaras de diafragma em formato de flange com superfícies curvas na parte superior e inferior. A extremidade inferior da câmara do diafragma inferior possui uma conexão roscada externa M20 × 1,5 ou M15 (ou seja, rosca cônica de 1/2"), ou M25 (ou seja, rosca cônica de 1"), para conexão direta à válvula de processo. A parte externa da seção superior desta conexão é hexagonal, o que facilita a instalação e a remoção.

Componentes principais:

• Juntas superior e inferior (6, 8): A borda do círculo interno em contato com o diafragma (7) deve ser arredondada para evitar que a membrana seja cortada pela borda afiada da junta.
• Interface Superior (12): Na extremidade superior da câmara do diafragma, há uma interface com rosca interna M20 × 1,5, com formato hexagonal na parte externa, usada para conectar o manômetro (15). Há uma junta de vedação (10) na parte inferior da interface.
• Tubo de Orifício Constante (11): Uma seção de rosca interna (13) é perfurada na entrada de pressão do manômetro usando uma rosca cônica M4 × 0,7, para aparafusar um tubo de orifício constante usado para eliminar a vibração do meio de processo. O tubo de orifício constante é feito usando parafusos M4 × 10 com um pequeno furo com diâmetro interno de 1,0 mm.

Princípio de funcionamento do manômetro de diafragma
O espaço acima do diafragma de isolamento é preenchido com fluido de transmissão de pressão e a pressão do meio medido atinge o manômetro do tubo de Bourdon através do diafragma e do fluido de transmissão.

A membrana de isolamento (selo químico) pode ser feita de:

• Folha de metal resistente à corrosão
• Folha metálica revestida com camada anticorrosiva
• Membrana plástica
• Membrana de borracha

Para evitar a ruptura da membrana devido à compressão, seu tamanho deve ser grande o suficiente para compensar a mudança total de volume do tubo de Bourdon do manômetro e a mudança de volume do gás comprimido no tubo causada pela deformação por compressão.

Dimensões padrão
Para facilitar a seleção do material, escolhemos o tamanho da câmara do diafragma para encaixe de tubo com diâmetro de 50 milímetros (ou seja, 2"), ou seja, o diâmetro do diafragma é de 78 milímetros e o diâmetro efetivo de trabalho é de 62 milímetros. A junta de vedação acima e abaixo do diafragma é uma junta de encaixe de tubo com diâmetro de 50 milímetros.

Guia de seleção e materiais de diafragma

Tabela abrangente de propriedades de materiais

A tabela a seguir lista as propriedades de alguns materiais de diafragma e a espessura da membrana para referência:

Recomendações de seleção de materiais

Utilizamos uma ou duas camadas de membrana de PTFE com espessura de 0,2 milímetros, ou três camadas de membrana de PTFE com espessura de 0,02 milímetros como diafragma. O manômetro de diafragma, montado a partir desta membrana, é instalado na torre de destilação, na bomba de matéria-prima e na bomba de refluxo para medir a pressão. A membrana raramente se rompe e o erro do manômetro permanece dentro do nível de precisão original.

Requisitos do fluido de transmissão de pressão

Critérios Críticos de Seleção

O ponto de ebulição do fluido de transmissão de pressão deve ser superior à temperatura do meio medido, devendo estar limpo e sem contato corrosivo com o manômetro. Se o ponto de ebulição do fluido de transmissão de pressão for inferior à temperatura do processo, durante o processo de medição de pressão, a pressão de vapor saturado gerada pelo fluido de transmissão em estado selado torna-se uma pressão adicional. Quando a pressão do meio do processo cai devido a flutuações, a membrana de isolamento será afetada por essa pressão adicional e romperá.

Fluidos de transmissão recomendados

Utilizamos os seguintes líquidos de transferência de pressão em aplicações práticas:

• Glicerol com temperatura de ebulição de 290°C
• Parafina líquida com temperatura de ebulição de 340°C

Esses fluidos podem atingir resultados satisfatórios quando aplicados em temperaturas médias que variam de 90 °C a 270 °C. A partir disso, pode-se observar que a viscosidade do fluido de transmissão de pressão não precisa ser considerada um fator crítico.

Especificações do tubo de orifício constante

A abertura do tubo de orifício constante deve ser a menor possível, com o princípio de não causar efeito redutor de pressão. Utilizamos um tubo de orifício constante com abertura de 1,0 mm, que possui boa capacidade antivibração.

Originalmente, havia vários manômetros que eram submetidos a fortes vibrações do meio de processo, e os ponteiros oscilavam rápida e significativamente, a ponto de os ponteiros se tornarem difíceis de ler a olho nu. Com a adição de tubos de orifício constante, as leituras se estabilizaram.

Se a pressão do meio do processo sofrer apenas leves vibrações ou mudanças lentas, como a pressão em certos recipientes ou torres de destilação, tubos de orifício constantes podem não ser necessários.

Diretrizes de instalação e montagem

Processo de montagem passo a passo

Ao montar o manômetro de diafragma, siga estas etapas críticas:
1. Primeiro prenda a câmara do diafragma na morsa para pré-montagem e não aperte os parafusos de fixação
2. Injete fluido de transferência de pressão na câmara do diafragma para fazer com que o nível do líquido fique nivelado com a interface da rosca interna
3. Em seguida, rosqueie o manômetro do tubo de Bourdon. Neste momento, o diafragma deslizará para baixo em forma de arco côncavo.
4. Aperte todos os parafusos novamente. Durante o processo de aperto, os dois parafusos, um de frente para o outro, devem ser apertados juntos, e não em sequência, de um lado só, caso contrário, o ar entrará na câmara do diafragma e o diafragma estará sujeito à ruptura.
5. A câmara do diafragma superior deve ser hermeticamente fechada para evitar que a membrana se quebre devido a vazamento

Considerações de instalação para aplicações especiais

Meios de alto ponto de congelamento
Para meios com alto ponto de congelamento, a fim de evitar o bloqueio de condensação no dispositivo de medição de pressão, de acordo com o princípio da troca de calor convectiva, ao instalar um manômetro de diafragma, um tubo de conexão com um diâmetro de 15 milímetros (1/2") ou 25 milímetros (1") pode ser usado para medir a pressão em um ângulo ascendente de 45 graus ou verticalmente para cima.
O manômetro instalado desta forma não requer nenhuma outra medida de isolamento para o meio do processo, com um ponto de solidificação de quase 80 °C em um ambiente interno de 20 °C, e não há bloqueio por condensação na linha de pressão. Nas condições rigorosas de inverno de -16 °C ao ar livre, utiliza-se apenas isolamento de lã mineral, e o manômetro opera normalmente.

Meios de alta viscosidade e contaminados

Para medição de pressão de meios de alta viscosidade e severamente contaminados, basta aumentar o tamanho do tubo de conexão da câmara do diafragma inferior e do tubo de conexão do dispositivo de medição de pressão.

Meios altamente corrosivos
Para a medição de pressão de materiais de processo altamente corrosivos, é necessário apenas que os materiais da câmara do diafragma inferior e da membrana de isolamento atendam aos requisitos de contato anticorrosivo. Devido ao seu formato simples e facilidade de produção, a câmara do diafragma inferior possui uma ampla gama de adaptabilidade em termos de requisitos anticorrosivos.

Aplicações para Mídia de Processo Desafiadora

Devido ao dispositivo de amortecimento constante do tubo de orifício do manômetro de diafragma, ele pode eliminar a influência da forte vibração do meio do processo na medição de pressão.

Aplicações de Processamento Químico
Aplicações típicas incluem:

• Monitoramento de pressão da torre de destilação
• Medição de pressão da bomba de matéria-prima
• Monitoramento do sistema de bomba de refluxo
• Controle de pressão do vaso do reator
• Linhas de transferência de produtos químicos corrosivos

Aplicações de faixa de temperatura
O sistema de manômetro de diafragma pode lidar com:

• Aplicações criogênicas até -20°C
• Processos de alta temperatura até 290°C
• Condições de choque térmico com seleção adequada de fluidos
• Meios de cristalização que obstruiriam medidores convencionais

Vantagens e Benefícios

Principais benefícios da tecnologia de manômetros de diafragma

Devido ao fato de que o manômetro de diafragma é composto por um manômetro de tubo de Bourdon ligeiramente modificado e uma câmara de diafragma de isolamento, ele oferece várias vantagens importantes:


Instrumentos de medição de pressão com boa relação custo-benefício

Custo-efetividade

• Materiais fáceis de obter e simples de construir
• A câmara do diafragma de isolamento pode ser fabricada usando processos de produção em massa de precisão com baixo custo
• O diafragma não se quebra facilmente e consome muito pouco material

Ampla aplicabilidade

• Amplamente aplicável - desde que câmaras de diafragma inferior e membranas de isolamento apropriadas sejam selecionadas, ele pode atender amplamente aos requisitos de medição de pressão para vários meios de processo
• Não há necessidade de instalar "tanques de isolamento", "tanques de amortecimento" ou tomar medidas como "traçado de vapor" (ou "traçado elétrico")
• A instalação e a manutenção são simples

Confiabilidade e Desempenho

• Elimina os efeitos da vibração através do amortecimento constante do tubo de orifício
• Mantém os níveis de precisão originais do manômetro de pressão base
• Oferece excelente compatibilidade química por meio da seleção adequada de materiais
• Lida com temperaturas extremas com fluidos de transmissão apropriados

Guia de seleção para sua aplicação

Como escolher a configuração correta do manômetro de diafragma

Ao selecionar um manômetro de diafragma para aplicações de processamento químico, considere estes fatores críticos:

Características da mídia de processo

• Requisitos de compatibilidade química (ácidos, bases, solventes)
• Faixa de temperatura operacional (criogênica a alta temperatura)
• Níveis de viscosidade (de líquidos finos a óleos pesados)
• Tendências de cristalização (potencial de solidificação)
• Níveis de contaminação (limpo a altamente contaminado)

Condições ambientais

• Níveis de vibração (de leves a severos)
• Orientação de instalação (vertical, horizontal, angular)
• Temperatura ambiente (condições internas/externas)
• Classificação de áreas perigosas (requisitos à prova de explosão)

Requisitos de desempenho

• Especificações de precisão (padrão para precisão)
• Faixa de pressão (baixa a alta pressão)
• Tempo de resposta (resposta rápida vs. resposta amortecida)
• Necessidades de saída de sinal (indicação local vs. transmissão remota)

Matriz de Seleção de Materiais

Application Type	Recommended Diaphragm Material	Transmission Fluid	Temperature Range
Strong Acids/Bases	PTFE or Fluororubber	Glycerol or Liquid Paraffin	Up to 250°C
High Temperature	PEEK or Metal with PTFE coating	Liquid Paraffin	Up to 290°C
Cryogenic	Stainless Steel or PTFE	Glycerol	Down to -20°C
Oil & Petrochemical	Nitrile Rubber or Fluororubber	Liquid Paraffin	Up to 200°C
General Chemical	Polypropylene or PTFE	Glycerol	Up to 150°C

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A seleção da configuração ideal do manômetro de diafragma requer uma análise cuidadosa das condições específicas do seu processo, dos requisitos de compatibilidade química e das especificações de desempenho. Com diversas opções de materiais e possibilidades de configuração, o processo de seleção pode ser complexo e crítico para a segurança e a confiabilidade do seu processo.

Nossos especialistas em medição de pressão têm ampla experiência com aplicações de manômetros de diafragma em diversos ambientes de processamento químico e podem ajudar você a:

✅ Analise as características do meio de processo e recomende materiais de diafragma compatíveis
✅ Avaliar os requisitos de temperatura e pressão para selecionar fluidos de transmissão apropriados
✅ Projete configurações de câmara de diafragma personalizadas para condições de instalação desafiadoras
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