Información técnica

Separadores de membrana y sistemas de separadores demembrana
Aplicación - Funcionalidad - Diseño
Hoja técnica WIKA IN 00.06

Definición
Los separadores de membrana se utilizan para evitar que elfluido de medición entre en contacto con las partes sometidas a presión del instrumento de medición.
Un separador de membrana tiene dos objetivos principales:
1. Separación del instrumento de medición del medio
2. Transmisión de la presión al instrumento de medición

Instrumento de medición
de presión■ Manómetros■ Transmisor de proceso■ Presostatos
Líquido de llenado delsistemaTipo de montaje

Funcionamiento de un separador demembrana■ Montaje directo■ Capilar■ Disipador de calor

El funcionamiento de un separador de membrana se ilustra
en la figura derecha.

Membrana

Principio
El lado de proceso del separador está aislado por una
membrana flexible. El espacio interno entre esta membrana
y el instrumento de medición de la presión se llena completamente con un líquido de llenado del sistema. La presión delproceso es transmitida por la membrana elástica al fluido yde ahí al elemento de medición del instrumento de medición
de presión.
En muchos casos se conecta un capilar entre el separadorde membrana y el manómetro, por ejemplo para neutralizar
o minimizar los efectos de la temperatura del medio sobre el
instrumento de medición. El capilar influye sobre el tiempode reacción de todo el sistema.
Separador de membrana, capilar e instrumento de medición
forman un sistema cerrado en sí mismo. ¡Por tal motivo, lostornillos de carga sellados en el separador de membrana no
deben aflojarse por ningún motivo, ya que si se produce unescape del líquido de relleno resultará afectado el funcionamiento del sistema!
La membrana y la conexión a proceso son las partes delsistema que entran en contacto con el medio. Por ello, elmaterial del cual están fabricadas debe cumplir con loscorrespondientes requisitos en cuanto a resistencia a lacorrosión y a la temperatura.
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Separador■ Parte superior delseparador■ Parte inferior delseparador

Conexión a proceso■ Racor roscado■ Conexión bridada■ Conexión higiénica

Ejemplo de montaje del sistema de separador demembrana

Si la membrana presenta fugas, el líquido de relleno puede
penetrar en el medio. Para aplicaciones en la industria
alimentaria, debe estar aprobado para el contacto con
alimentos. Por tal motivo, tanto la compatibilidad como lascondiciones de temperatura y la presión del medio tienen
una importancia decisiva a la hora de seleccionar el líquidode relleno. Se pueden realizar soluciones específicas paracada cliente en función de las distintas condiciones defuncionamiento de las aplicaciones.
Los sistemas de separadores de membrana son capacesde soportar temperaturas extremas de -130 ... +450 °C[-202 ... + 842 °F] y presiones de 35 mbar ... 3.600 bar[0,5 ... 52.200 psi].

Página 1 de 8Ámbitos de aplicación
El uso de separadores de membrana permite emplear un gran número de instrumentos de medición de presión para lascondiciones de proceso más difíciles.
Ejemplos■ El medio es corrosivo y el instrumento de medición depresión, por ejemplo el muelle tubular interior, no puede
protegerse lo suficiente contra ello.
■ El medio es altamente viscoso y fibroso, razón por la cuallos espacios muertos y perforaciones estrechas en el
manómetro (canales de presión, muelles tubulares) provocan problemas de medición.
■ El medio tiende a la cristalización o polimerización.
■ El medio tiene una temperatura demasiado elevada.
Debido a ello, el manómetro se calienta excesivamente.
Este calentamiento provoca un gran error de temperatura en la medición del instrumento de medida de presión.
El aumento de temperatura también puede hacer quese superen los límites máximos de carga térmica de loscomponentes de los instrumentos de medición.
■ La ubicación de medición no es favorable. Por razones deespacio, el instrumento de medición de presión no puedemontarse o no puede leerse o sólo puede leerse con
dificultad. Montando un separador de membrana y utilizando un capilar más largo, el manómetro puede instalarse en
un lugar en el cual pueda ser leído con facilidad.

■ Durante la fabricación del producto de proceso y en laplanta de producción deben observarse las disposiciones
en materia de higiene. Por este motivo, deben evitarse losespacios muertos y los rebajes en las partes húmedas.
■ El medio es tóxico o nocivo para el medio ambiente. No
debe llegar a la atmósfera o al medio ambiente debido a
escapes. En consecuencia, por razones de seguridad yde protección ambiental deben tomarse las medidas deprotección adecuadas.
Gracias a sus muchos años de experiencia, WIKA es capazde convertir tareas desafiantes en soluciones con una ventaja
tecnológica.

Ventajas del uso de separadores de membrana■ Larga vida útil del conjunto de medición■ Menor esfuerzo de instalación■ Eliminación del mantenimiento

Combinaciones para sistemas de separadores de membrana
Un sistema de separador de membrana se define con el instrumento de medición de presión, el tipo de montaje y elseparador con conexión a proceso.
Para cada aplicación de los separadores ofrecemos el diseño, el material y líquidos de relleno perfectos.

Manómetros

Sensor de presión

Montaje directo

Conexión bridada
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Transmisor de proceso

Disipador de calor

Racor roscado

Presostatos

CapilarConexión higiénica
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Tipos de montaje
El tipo de montaje necesario para los instrumentos demedición de la presión con separadores de membrana
depende, entre otras cosas, de las condiciones de funcionamiento del sistema de separador de membrana. Se puede
elegir entre montaje directo, capilar flexible o disipador decalor. Esto hace que el sistema de separador de membrana se adapte a las condiciones específicas del cliente. Al
seleccionar el tipo de montaje, deben tenerse en cuenta las
influencias sobre la capacidad de medición del sistema deseparador de membrana. El montaje a través de un capilar oun disipador de calor da lugar a un tiempo de respuesta máslargo que el montaje directo, por ejemplo.

Disipador de calor
Con medios calientes, el disipador de calor garantiza que
el fluido de llenado del sistema se enfríe lo suficiente paragarantizar una medición precisa.
Disipador de calor (ejemplos)Montaje directo
El montaje directo se consigue soldando el instrumento de
medición directamente al separador de membrana mediante
un adaptador de conexión.
Montaje directo mediante adaptador de conexión axial

CapilarEl capilar es una pieza de conexión flexible entre el instrumento de medición y el separador de membrana, que sueleconstar de un tubo, una manguera de protección del capilary, opcionalmente, otra camisa. Los capilares se utilizan
cuando los medios de proceso están a altas temperaturas,
ya que éstas se enfrían a través de la línea de conexión.
Además, este tipo de montaje es adecuado para desacoplar fuertes vibraciones, o si el instrumento de medición nopuede montarse en el lugar de medición o es más fácil leerlo
en otro lugar.
Capilar (ejemplo)

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Conexión a proceso y diseño
Los sistemas de separadores de membrana se utilizan en aplicaciones exigentes de una amplia gama de industrias. Disponemos de las conexiones a proceso y los diseños óptimos para cada aplicación.
La decisión sobre el separador adecuado depende tanto de las especificaciones como de las opciones de instalación y losrequisitos de cada tarea de medición específica.
Clasificación de las conexiones a proceso■ Conexión bridada■ Racor roscado■ Conexión higiénica

Conexión bridadaMontaje entre bridas
El tipo celda es una variante específica de separador conconexión bridada. Se compone de una placa cilíndrica, cuyo
diámetro está adaptado a la parte de bandas de sellado dela correspondiente brida normalizada. La membrana estáenrasada y ajustada a la achura nominal.
Para montar el tipo de célula se utiliza una brida ciega, disponible para todas las normas de brida habituales.
Montaje entre bridas

Separador tubular (in-line) con conexión bridada
Estos separadores de membrana son excepcionalmente
adecuados para la medición de medios fluidos. El separador in-line se sujeta directamente a la tubería mediante
bridas en ambos extremos. Esta integración en la línea deproceso evita turbulencias molestas, ya que este diseño notiene esquinas, espacios muertos ni otras obstrucciones enla dirección del flujo. Las dimensiones nominales variadas
permiten la adaptación en cada sección transversal de latubería. Los separadores in-line mencionados también están
disponibles en un diseño tipo celda.

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Separador tubular (in-line) con conexión bridada

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Versión de membrana extendida

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Membrana interior

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Membrana enrasada

Versión de membrana extendida
Los separadores de membrana con membrana prolongada
se utilizan, entre otras cosas, en líneas de productos deparedes gruesas y/o aisladas, paredes de recipientes, etc.
La versión con membrana ampliada está disponible paradiseños de tipo brida y celda.

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Las combinaciones de separadores de membrana conconexión bridada pueden utilizarse para procesos con
medios agresivos, adhesivos, corrosivos, altamente viscosos, peligrosos para el medio ambiente o tóxicos. Los
separadores de membrana con conexiones bridadas están
disponibles con dimensiones para todas las bridas estándar
habituales. La cara de sellado es enrasada y la membrana
está diseñada para ser enrasada o interna.

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Racor roscado

Las combinaciones de separadores de membrana conconexión roscada pueden utilizarse para procesos con
medios agresivos, adhesivos, corrosivos, altamente
viscosos, peligrosos para el medio ambiente o tóxicos. La
conexión de los cuerpos superior e inferior del separadorde membrana está disponible en diseño roscado o soldado.
Estos separadores están disponibles con rosca macho ohembra en su diseño básico. La gran variedad de conexiones
a proceso disponibles permite muchas adaptaciones
diferentes sin ningún problema. El material del cuerpo
superior del separador de membrana y del cuerpo inferiorpuede ser el mismo o ser diferente.

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Conexión soldada

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Conexión roscada

Conexión higiénica

Estas combinaciones de separadores con instrumentos demedición de presión en diseño higiénico pueden utilizarse
para procesos con gases, aire comprimido o vapor y también
con medios líquidos, pastosos, en polvo y cristalizantes. Los
separadores de membrana resisten las temperaturas que se
producen y cumplen los requisitos de las conexiones estériles. La membrana rasante puede integrarse higiénicamente
en todas las aplicaciones gracias a las distintas conexiones
a proceso.
Los criterios SIP y CIP, que son un requisito esencial para las
aplicaciones sanitarias, se cumplen utilizando los separadores de WIKA.

Separador tubular in-line con conexión higiénica

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Tuerca de unión ranurada

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Conexión clamp

Separador tubular in-line con conexión higiénica
El separador tubular es óptimo para aplicaciones con medios
fluyentes. Debido a su incorporación completa en el conducto del proceso no se forman turbulencias perturbadoras,cantos, espacios muertos u otras perturbaciones durante
la medición en la dirección del flujo. El separador tubular se
fija directamente en la tubería. Con los separadores in-line,
con su forma cilíndrica perfectamente circular, el medio fluye
sin obstáculos y efectúa la autolimpieza de la cámara de
medición. Las dimensiones nominales variadas permiten laadaptación en cada sección transversal de la tubería.

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Materiales y revestimientos
El material predominante para los separadores de membrana es el acero inoxidable 316L. Para las partes en contacto
con el medio, existe una amplia gama de materiales y revestimientos especiales para ámbitos de aplicación específicos.
WIKA ofrece esta variedad de materiales diferentes para
poder encontrar la mejor solución posible para las exigenciasdel lugar de medición.
La selección del material para los separadores de membrana
depende en gran medida de las condiciones de funcionamiento. Además de la carga de presión, deben conocerse losrequisitos de temperatura y también la resistencia frente almedio. A continuación, puede seleccionarse el material parael separador de membrana. La selección puede diseñarse
con diferentes materiales para el cuerpo base, la cara desellado y la membrana, ya que éstos no están en contacto
con el medio por igual en todos los diseños.

Combinaciones de materiales y revestimientos
Especialmente cuando se utilizan materiales especiales,
pueden producirse costes elevados y largos plazos deentrega.
Esta circunstancia puede resolverse mediante la selección
inteligente de combinaciones de materiales o revestimientos.
Por ejemplo, para las piezas portantes se utiliza un material
de base económico y sólo las piezas en contacto con elmedio están hechas de un material especial o tienen unrevestimiento. La tecnología de unión y conexión desempeña aquí un papel importante, ya que no siempre se pueden
soldar materiales diferentes. Independientemente del tipo detecnología de conexión, estos separadores de membrana
pueden soportar condiciones de funcionamiento extremas.

Material

Sistema de numeración unificado (SNU)

Acero inoxidable 904L (1.4539)

N08904

Acero inoxidable 321 (1.4541)

S32100

Acero inoxidable 316Ti (1.4571)

S31635

Acero inoxidable 1.446 (grado de urea)

S31050

Duplex 2205 (1.4462)

S31803

Superduplex 1.4410

S32750

Tántalo (también revestimiento)

R05200

Hastelloy C276 (2.4819)

N01276

Hastelloy C22 (2.4602)

N06022

Inconel 600 (2.4816)

N06600Incoloy 825 (2.4858)

N08825

Inconel 625 (2.485)

N06625

Monel 400 (2.4360)

N04400

Níquel 200 (2.4066)

N02200

Níquel 201 (2.4068)

N02201

Titanio 3.7035 (clase 2)

R50400Titanio 3.7235 (clase 7)

R52400Circonio GR702

R60702

Acero inoxidable 316L (1.4404 o 1.4435)

S31603La temperatura de proceso máxima admisible es limitada por el tipo de unión y el fluido de transmisión de presión. La temperatura máxima de proceso puede consultarse en la ficha técnica del separador de membrana.
Recubrimientos

Acero inoxidable con revestimiento ECTFE
Acero inoxidable con PFA (FDA; 21 CFR 177.1550 y 21 CFR 177.2440)
Acero inoxidable con PFA antiestático (apto para aplicaciones Ex)
Acero inoxidable con baño de oro
Acero inoxidable con rodio dorado
Acero inoxidable con Wikaramic®

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Fluidos de llenado del sistema
A la hora de seleccionar el fluido de llenado del sistema paralos separadores de membrana, factores como la compatibilidad del medio, así como las condiciones de temperatura
y presión en el lugar de medición, son de vital importancia
para evitar poner en peligro el proceso. En función del líquidode llenado del sistema, debe respetarse el intervalo detemperatura de funcionamiento mínimo y máximo adecuado.
Además, debe tenerse en cuenta el cambio de volumen delfluido de llenado del sistema a temperaturas de aplicación
extremas.
Las aplicaciones altamente inflamables, como las de oxígeno y cloro, y las elevadas exigencias tanto en aplicaciones
sanitarias como en la industria de semiconductores también
son cruciales a la hora de elegir el fluido adecuado.
Denominación

Númerode identificación

Punto
de
fluidezLas propiedades de los fluidos de llenado del sistema
afectan a la temperatura de funcionamiento admisible delsistema de separador de membrana. Dado que los parámetros de cada fluido de llenado del sistema varían, WIKA
ofrece una amplia gama para cubrir diferentes aplicaciones.
Aprobación de la FDA
FDA ("Food and Drug Administration") es una autoridad
estadounidense dependiente del Departamento de Salud.
Se encarga de la supervisión de los productos alimenticios
y farmacéuticos y sirve para proteger la salud pública en losEstados Unidos.
Los líquidos que podrían llegar al producto final en caso defallo deben cumplir con las normas de la FDA.

Punto deDensidad aebullición/
25 °C
descomposición

Kin. Viscosidad a
25 °C

Nota

KN

°C

°C

g/cm³

cSt

54,5

Aplicación universal

Glicerina

7

-35

+240

1,26

759,6

FDA 21 CFR 182.1320

Aceite de silicona

17

-90

+200

0,92

4,4

Bajas temperaturas

Halocarburo

21

-60

+175

1,89

10,6

Oxígeno 1) y cloro

Metilciclopentano

30

-130

+60

0,74

0,7

Para temperaturas muy
bajas

Aceite de silicona dealta temperatura

32

-25

+400

1,06

47,1

Para altas temperaturas

Neobee® M-20

59

-35

+260

0,92

10,0

FDA 21 CFR 172.856,
21 CFR 174.5

Agua destilada

64

+4

+85

1,00

0,9

Para medios de alta
purezaAceite de silicona

2

-45

+300

0,96

Aceite de silicona

68

-75

+250

0,93

10,3

Mezcla de agua
desionizada ypropanol

75

-30

+60

0,92

3,6

Para medios de alta
purezaAceite mineral blanco medicinal

92

-15

+260

0,85

45,3

FDA 21 CFR 172.878,
21 CFR 178.3620(a);USP, EP, SP

Otros fluidos de llenado a petición
Nota:■ El límite inferior de temperatura indicado es una característica puramente física del medio de llenado del sistema. El tiempo de respuesta resultante debe calcularse y evaluarse

por separado.

■ El límite superior de temperatura para un sistema con separador de membrana está limitado adicionalmente por la presión de trabajo y de la membrana. Para determinar el límite

superior de temperatura para el sistema individual de separador de membrana es necesario efectuar un cálculo.

Para las aplicaciones de oxígeno se aplican los siguientes valores según la prueba BAM (Instituto Federal de Investigación y Ensayo de Materiales)
Temperatura máxima

Presión máxima de oxígeno

> 60 °C hasta 100 °C

30 barhasta 60 °C> 100 °C hasta 175 °C

50 bar
25 barHoja técnica WIKA IN 00.06 ∙ 05/2022

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Factores que influyen en la medición
Tiempo de respuesta
Una combinación de los componentes individuales sueleprovocar un retraso en la salida del valor medido. Este retardo se denomina tiempo de respuesta y varía en función delmontaje.
En el cálculo se incluyen factores como el volumen decontrol del instrumento de medición, así como la longituddel capilar y su sección transversal asociada. Por tanto,
puede concluirse que el tiempo de respuesta aumenta con
un volumen de control grande o un capilar largo. Este efecto
puede contrarrestarse seleccionando un instrumento de
medición con un volumen de control menor, un capilar más
corto o un capilar con una sección transversal mayor.
Además de las variables geométricas del sistema deseparador de membrana, también hay que tener en cuenta,
entre otras cosas, la viscosidad del fluido de llenado. Cuantomayor sea el valor de viscosidad, más viscoso será el medio.
De este modo, se puede optimizar el tiempo de respuesta
seleccionando un fluido de llenado de menor viscosidad.
Además, las temperaturas aplicadas influyen en las propiedades físicas del fluido de relleno del sistema. Si la temperatura aumenta, el medio se vuelve menos viscoso y eltiempo de respuesta se acorta. Por el contrario, el tiempo derespuesta del instrumento de medición aumenta a medida
que baja la temperatura debido al aumento de la viscosidad.

El efecto contrario se observa cuando baja la temperatura. La disminución del volumen hace que la membrana sedesvíe en la dirección del lecho de la misma. La reducciónde la temperatura provoca un desplazamiento negativo delpunto cero debido a la fuerza de restauración de la membrana.
Diferencia de altura (m)Cualquier diferencia de altura entre el instrumento de
medición de la presión y el separador de membrana (esto
se aplica especialmente cuando se utilizan capilares) afecta
a la medición. Esto se debe a la presión hidrostática de lacolumna de líquido en el capilar. La indicación se reduce
cuando el instrumento de medición de la presión se coloca
más alto que el separador de membrana Aumenta cuando
el instrumento de medición de la presión se coloca másbajo. Esta diferencia de altura debe conocerse a la hora dediseñar todo el sistema en la fábrica para que pueda tenerse
en cuenta en consecuencia.
Nota: Después del montaje, se recomienda realizar una
prueba del punto cero y, si es necesario, una corrección delpunto cero.

12/2023 ES based on 05/2022 EN

Influencia de temperatura
Los sistemas de separador de membrana suelen llenarse
a temperatura ambiente. Si ahora se producen cambios
de temperatura en el entorno o en el proceso, éstos
tienen un efecto negativo en los valores de salida delinstrumento de medición. La razón se debe al cambio delas propiedades físicas del fluido de llenado del sistema.
Si el sistema de medición experimenta un aumento detemperatura, se produce un aumento de volumen que
provoca una desviación de la membrana en la dirección delproceso. La fuerza restauradora de la membrana garantiza
simultáneamente un desplazamiento positivo del punto ceroen el instrumento de medición.
Para contrarrestar este error, deben elegirse diámetrosde membrana grandes debido a su escasa rigidez. Otros
factores que contrarrestan el desplazamiento del punto ceroson un menor volumen muerto de todo el sistema y un menor
coeficiente de dilatación térmica del fluido de llenado.
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Los datos técnicos descritos en este documento corresponden al estado actual de la técnica en el momento de la publicación.
Nos reservamos el derecho de modificar los datos técnicos y materiales.
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