Como escolher a vedação do diafragma para instrumentos de pressão?

Os procedimentos modernos de fabricação exigem cada vez mais precisão e confiabilidade de seus instrumentos de medição de pressão e, em algumas aplicações, onde há considerações químicas ou de higiene, pode ser necessário isolar o instrumento de medição de pressão do fluido do processo.

Esse isolamento é obtido por meio de um diafragma sensível à pressão, feito de um material resistente ao fluido do processo e inserido em um sistema adaptado ao... ele instrumento de medição de pressão . O espaço entre o diafragma e o elemento de medição é então evacuado, preenchido com um fluido adequado e selado. A pressão do processo exerce uma força na face exposta do diafragma e, à medida que o diafragma se flexiona, ele empurra e comprime o fluido que é canalizado diretamente para o elemento de medição.

Aplicação de Vedação por Diafragma/Vedação Química

Saber qual processo exige o uso de uma vedação de diafragma é fundamental para manter a integridade e prolongar a vida útil do instrumento. Um diafragma geralmente é necessário nas seguintes condições:

• Quando o meio de processo é corrosivo para as partes móveis de um padrão manômetro ou transmissor.
• O meio de processo é viscoso ou contém partículas sólidas que podem causar o bloqueio da entrada.
• O meio de processo tende a solidificar com o tempo, por exemplo, pode congelar quando a temperatura cai ou pode endurecer ao secar.
• É importante eliminar a formação de bactérias nas conexões do processo, como em aplicações na indústria de alimentos e bebidas.

Possíveis problemas na seleção de uma vedação de diafragma

Evitar erros comuns aumentará as chances de selecionar e instalar com sucesso uma vedação de diafragma.

• Um diafragma com diâmetro muito pequeno ou sem flexibilidade suficiente para permitir a expansão térmica natural do fluido de enchimento, resultando em deslocamentos para zero e leituras de pressão incorretas.
• As temperaturas do processo ou do ambiente excedem a faixa de serviço aceitável do fluido de enchimento.
• Em aplicações de pressão diferencial, leituras diferenciais muito pequenas podem não ser possíveis devido à quantidade de força necessária para acionar o diafragma e o elemento de medição.
• A inércia do fluido de enchimento é maior que a força necessária para mover o elemento de medição.
• O comprimento e o diâmetro interno do capilar, em combinação com a viscosidade do fluido de enchimento, criam resistência, elevando o tempo de resposta do sistema a níveis inaceitáveis.
• A temperatura do processo pode influenciar a temperatura ambiente próxima ao processo.
• É preciso ter cuidado ao especificar um sistema de vedação para medir vácuo ou alto vácuo. Embora funcionem normalmente na maioria das aplicações de vácuo padrão, à medida que a pressão se aproxima do vácuo perfeito, torna-se mais difícil atingir níveis de precisão aceitáveis.

Características funcionais

A precisão da vedação do diafragma a 20 °C pode variar de acordo com as propriedades químicas, e esses valores devem ser adicionados à classe de precisão do instrumento. A precisão do vácuo, no entanto, não pode ser garantida além de -0,85 bar em versões padrão. Isso ocorre porque a maioria dos fluidos de enchimento contém quantidades microscópicas de ar ou gases aprisionados, que tendem a se expandir significativamente à medida que a pressão se aproxima do zero absoluto. Essa expansão afeta o elemento de medição do instrumento.

Influência da temperatura

O sistema completo de sensoriamento de pressão é preenchido com um fluido de processo adequado a uma temperatura específica (geralmente 20 °C), denominada temperatura de referência. Um aumento ou diminuição da temperatura ambiente ou do fluido de processo causa uma variação proporcional no volume do fluido de preenchimento. Consequentemente, isso impacta a pressão interna do sistema de sensoriamento fechado, podendo resultar em um erro de zero no instrumento. Para minimizar esse erro, é necessário compensar a variação de volume causada pela temperatura. Diafragmas de pequeno diâmetro podem compensar apenas pequenas variações de volume. Sugere-se o uso, de acordo com as condições do processo, de selos químicos com diafragmas do maior diâmetro efetivo possível. Além disso, quando a temperatura do processo exceder 150 °C, mas for inferior a 250 °C, é necessário instalar o instrumento com uma torre de resfriamento para evitar os efeitos da transmissão térmica entre o selo do diafragma e o instrumento. Acima de 250 °C, deve-se utilizar uma linha capilar para proteger o instrumento das altas temperaturas do processo.

O fluido de enchimento utilizado é crucial para a faixa de temperatura de aplicação da vedação química, sendo necessário considerar as temperaturas mínima e máxima do fluido de processo. Além disso, o fluido de enchimento deve ser compatível com o fluido, especialmente em casos como o de oxigênio ou em aplicações na indústria alimentícia. Isso é importante para o caso de o diafragma se romper e, consequentemente, o fluido de enchimento se misturar com o fluido de processo.

Instrumentos de medição de pressão com capilar

O uso de um capilar permite a leitura remota do instrumento e limita os efeitos da temperatura do processo (acima de 250 °C) na precisão do instrumento. Um comprimento de capilar de 500 mm é normalmente suficiente para manter a temperatura do instrumento próxima ao valor ambiente.

O comprimento do capilar deve ser o mais curto possível. Recomenda-se não exceder seis metros, pois a variação de temperatura ao longo do capilar pode influenciar a precisão e o tempo de resposta.

Os instrumentos de pressão com capilar requerem um flange ou suporte adequado para montagem em parede ou painel para o manômetro ou transmissor de pressão. Uma diferença de altura entre o instrumento de pressão e a vedação do diafragma aumenta o erro total devido aos efeitos hidrostáticos no fluido de enchimento, frequentemente referidos como pressão de coluna. Se essa diferença for conhecida, será necessária uma compensação durante a fabricação ou no ajuste de zero.

Vedação do diafragmaPode ser adaptado à maioria dos manômetros, transmissores ou pressostatos. A fabricação interna completa permite o desenvolvimento de vedações personalizadas para aplicações OEM exclusivas, e a montagem e o enchimento de vedações de diafragma em instrumentos de outros fabricantes podem ser feitos com o mínimo de atraso.