Heavy Metal: materiales especiales para sistemas con separadores

Los separadores con brida permiten la adaptación de instrumentos de medida de presión a las condiciones más adversas de la industria química y petroquímica. El modelo más antiguo, el 990.27, se lanzó hace 35 años y protege a varios miles de instrumentos en todo el mundo de los efectos de los medios agresivos, corrosivos, sucios o calientes. El sistema de separador está compuesto de un manómetro o un transmisor conectado a un separador. La membrana del separador en contacto directo con el proceso actúa sobre un líquido que transmite hidráulicamente la presión al instrumento mediante un desplazamiento proporcional con la variación de la presión del proceso. La conexión entre instrumento y separador puede ser directa o indirecta con capilar o un torre de refrigeración.

El material estándar de la membrana es acero inoxidable 316L (1.4404/1.4435). Para mejorar la resistencia pueden cubrirse las partes en contacto con el medio con PTFE, y ECTFE. Contra los efectos de la abrasión existe un cubrimiento cerámico (wikaramic).

para aplicaciones más críticas se fabrican las membranas con materiales exóticos como tántalo y distintas variedades de Hastelloy. Sin embargo la aplicación de materiales especiales en combinación con altas temperaturas pueden ser problemática. Para estos casos toda la superficie, incluyendo la superficie de sellado, debe ser de este material exótico. Una membrana de tántalo, soldada a un cuerpo de 316L por ejemplo, no sería fiable. Aplicaciones con presiones negativas podrían provocar fisuras en la superficie del sellado con la posible consecuencia de una rotura de la membrana. Además no se puede descartar que se produzcan materiales mezclados durante la soldadura de la membrana al cuerpo, con más susceptibilidad a los efectos de la corrosión.

Otro método de unión sería pegar la membrana al cuerpo con un pegamento especial. Sin embargo esta solución es adecuada únicamente para aplicaciones hasta +150 °C. Además pueden surgir problemas relacionados con la difusión de gases en el líquido de transmisión y de la desgasificación durante la evacuación.

El método de la unión metálica, patentado por Wika, permite la unión de materiales exóticos, como Hastelloy, Monel y tántalo con el cuerpo en acero inoxidable. Con ello la membrana dispone de una unión de superficie en el área de toda la junta. La unión metálica está libre de poros y la estanqueidad con helio supera los 10-9 mbar l/s. Este sistema es adecuado para aplicaciones con temperaturas permanentes hasta 400 °C, limitado únicamente por la temperatura máxima del líquido de transmisión y del material especial. El usuario puede elegir entre 20 materiales especiales distintos, siendo los más habituales en aplicaciones químicas y petroquímicas Hastelloy C4, Hastelloy C276, tántalo, y Monel 400.

Las aleaciones de Hastelloy C4 y Hastelloy C276 encuentran su aplicación sobre todo en instalaciones y procesos de la industria química. Estos materiales presentan una buena o muy buena resistencia contra ácidos minerales contaminados a elevadas temperaturas, disolventes, cloro y medios con contaminación de cloro, ácido fórmica y acética, y soluciones salinas.

El tántalo destaca por su extraordinaria resistencia contra la corrosión, comparable con vidrio y platino. Esta resistencia se debe a una lámina de pentóxido de tántalo con fuerte adhesión a la superficie. El Monel 400 es resistente contra ácidos orgánicos e inorgánicos, álcalis cáusticos y sustancias salinas. Este material es más adecuado para condiciones de reducción que de oxidación y es frecuente en aplicaciones marítimas y petroquímicas.

Wika desarrolló el recubrimiento cerámico para los separadores de membrana aflorante y roscados. Este cubrimiento ofrece una elevada protección contra la abrasión y protege la sensible membrana de la lixiviación, previniendo así su rápido desgaste. Un ejemplo de aplicación en la utilización con medios abrasivos es la fabricación de silicona. El material de base es silicio en forma de polvo y metil cloruro, y la monitorización de la presión se realiza mediante chorro de arena de silicio. Habitualmente se utiliza Hastelloy, que presenta una alta resistencia contra la corrosión, pero este material igual que el acero inoxidable se desgasta rápidamente en estas condiciones. La aplicación de una membrana de Hastelloy con un recubrimiento cerámico suplementario facilita una protección permanente y por lo tanto una notable reducción de costes.

Actualmente Wika produce más de 35.000 separadores con membrana aflorante al año para la aplicación en instalaciones químicas y petroquímicas. Los materiales y las formas constructivas especiales ofrecen una protección efectiva de los instrumentos para enfrentar las condiciones extremas en la industria de proceso. La gran variedad de materiales especiales y formas constructivas permiten la adaptación individual a las condiciones específicas y adversas de la industria química y petroquímica.