Un separador de diafragma es un accesorio de pared delgada y flexible entre el instrumento de medición de presión y el medio de proceso.  El separador o sello de diafragma aísla el fluido del proceso del instrumento de presión, viene en diferentes formas de conexión, como flange, rosca o tri clamp.

Lo que entra en contacto con el fluído, siempre es la membrana, muy sensible, de bajo espesor y en diferentes diámetros; es esta membrana la que entra en contacto con el fluído del proceso.  El funcionamiento completo del sistema de separador de diafragma se basa en el Principio de Pascal, que establece que la presión ejercida sobre un fluido (líquido de llenado) se transmite uniformemente en todas las direcciones a través de la membrana del separador. El fluído, nunca entra al mecanismo del instrumento.

El volumen contenido entre el sensor del instrumento y el separador de diafragma, es llenado con diferentes líquidos como silicona, aceite vegetal o líquidos inertes especiales para alta temperatura.

En algunas aplicaciones químicas o en procesos sanitarios, para evitar que se produzca corrosión o contaminación debido a la acumulación de fluidos en el sistema, es necesario aislar el instrumento de medición de presión, protegerlo y alargar su vida útil.

Algunas razones para utilizar un separador de diafragma:

  • En aplicaciones con productos agresivos que generan corrosión, el uso del separador de diafragma es la solución más indicada, permitiendo el uso de un instrumento convencional disminuyendo costos. El separador de diafragma puede fabricarse en variedad de materiales y/o revestimientos plásticos, que eliminan o reducen drásticamente los problemas causados por los medios corrosivos.
  • En aplicaciones sanitarias, donde no se permite que el producto se deposite y produzca bacterias, esta es la mejor solución; permite hacer la limpieza óptima exigida por las
  • Proteger los instrumentos de medición de presión y evitan el escape de emisiones dañinas al medio ambiente.
  • Cuando el fluido es altamente viscoso y le es imposible entrar al elemento sensor del manómetro, switch o transmisor, o entra lentamente; el separador de diafragma es la única solución.
  • Cuando el fluido tiende a cristalizarse o polimerizarse, especialmente en paradas del proceso,. puede bloquear el ingreso del fluido al instrumento e impedir una medición correcta.
  • Cuando el fluido es una masa o un lodo.
  • Cuando el fluido es muy caliente, puede alterar o deformar el elemento sensor del medidor de presión.
  • Cuando el punto de medición se encuentra en un sitio de difícil acceso o no es visible. En este caso se requiere un separador de diafragma con capilar para mediciones de forma remota.
  • Para proteger el elemento sensor del instrumento de altas temperaturas, es indicado utilizar un separador de diafragma con capilar o torre de enfriamiento y así disipar el calor.

Qué tener en cuenta para una buena selección

1.- Características del fluido

Como el diafragma y el cuerpo inferior del separador de diafragma están expuestos al fluido, es importante seleccionar los materiales de estos componentes para que sean compatibles con el fluido. Existen tablas para ayudar a la selección de estos materiales, no obstante, el cliente es el que debe dar la especificación de los materiales adecuados. Se debe tener en cuenta, si el fluido es muy denso o contiene sólidos en suspensión, esto es necesario para la correcta selección del material del diafragma.

Para el cuerpo superior del separador, el material usado es SS 316L, este material es delos más versátiles aceros inoxidables.

2.- Temperatura
Casi todo sistema de medición que incluya separador de diafragma, manómetro y capilar, si es el caso, va a estar lleno de un volumen de líquido a una temperatura aproximada de 70°F (20°C). Esta temperatura se denomina de temperatura del líquido de llenado. Este líquido se expanderá o contraerá de acuerdo con los cambios de la temperatura ambiente, causando alteración en el elemento sensor del instrumento, agregando un error. Por esto es tan importante que el llenado y ensamble de los sellos de diafragma, sean hechos por personal apto y calificado.

Para evitar este error, deben especificarse la temperatura ambiente y la temperatura del fluido a medir; solo así, se puede hacer una buena selección del sello de diafragma y los accesorios necesarios.

Pueden utilizarse técnicas especiales de calibración,  para asegurar la mejor exactitud posible. Se sugiere una torre de enfriamiento o un capilar de determinado diámetro y longitud. Un manómetro, switch o transmisor, no pueden trabajar con un fluido a una temperatura > 212°F (100°C), para solucionar esto, se deben utilizar algunos accesorios que lo protejan.

3.- Presión
Cuando se va a seleccionar un separador de diafragma, muy importante es tener en cuenta la presión a medir. Las membranas de los separadores las fabrican de diferentes diámetros, desde ½” hasta 6”. A mayor diámetro de la membrana, esta es más sensible y puede sensar presiones más bajas < 15 PSI. Los diámetros de membrana < 1 ½”, son ideales para sensar presiones > 15 PSI  hasta altas presiones.

Lo anterior indica que es muy importante la correcta selección del diámetro de membrana, al hacerlo bien, se garantiza el buen funcionamiento del sello de diafragma. Si se revisa la ecuación de presión, P = F/A, podemos deducir que la presión es inversamente proporcional al área.

4.- Tipo de manómetro
Por experiencia de varios fabricantes, teniendo en cuenta los diámetros de carátula más comunes que existen, 1 ½”, 2 ½”, 4”, 4 ½”, 6”, se puede asumir como buen criterio, que para presiones bajas < 15 PSI, es recomendable el uso de manómetros de carátula de 2 ½” y para presiones > 15 PSI y < de 1000 PSI, sirve cualquiera de estos tamaños; para presiones > 1000 PSI, se recomienda el uso de manómetros de carátula de 4”, 4 ½”y 6”.

5.- Conexión al proceso
La conexión al proceso de un sellos de diafragma la debe especificar el cliente. La mayoría de las conexiones al proceso son roscadas, flachadas o tri clamp.

En roscas lo más usado son NPT de ¼” o ½”, en algunas aplicaciones se usan roscas métricas. Para aplicaciones con fluidos agresivos, se recomienda el uso de sellos de diafragma plásticos o  membranas en SS 316L revestidas en PTFE.

6.- Líquido de llenado
WIKA ofrece una amplia gama de líquidos que permiten temperaturas desde – 130°F (-90°C) hasta 750°F (400°C). Es bien importante, para seleccionar el líquido de llenado, conocer el tipo de proceso. Por ejemplo, en aplicaciones alimenticias, el líquido de llenado debe ser un aceite vegetal, en caso que rompa la membrana y el líquido de llenado fugue, no contaminará , de manera peligrosa el fluido alimenticio.

También existen líquidos especiales para medios oxidantes como el oxígeno y el cloro.

7.- Posición de montaje
La posición de montaje es importante para los sistemas de separador de diafragma que incluyen un capilar. La diferencia de nivel entre el separador de diafragma y el manómetro hace que una presión hidrostática actúe sobre el elemento sensor.

a) Para manómetros instalados por encima del nivel del separador de diafragma la aguja en la carátula del manómetro será menor que la medición real.

b) Para manómetros instalados por debajo del nivel del separador de diafragma, la aguja en la carátula del manómetro será mayor que la medición real.

El sistema de separador de diafragma puede calibrarse para compensar el error causado por la presión hidrostática si la diferencia de nivel se conoce de antemano, utilizando capilares de diámetro más pequeño y reduciendo la viscosidad del líquido llenable del sistema.