Technical information

Selos diafragma e sistemas de selo diafragma
Aplicação - Funcionalidade - Projeto
WIKA folha de dados IN 00.06

Definição
Os selos diafragma são utilizados para medições de pressão
quando o fluido do processo não deve entrar em contato
com as partes pressurizadas do instrumento de medição.
Um selo diafragma tem duas funções principais:
1. Separar o instrumento de medição do fluido do processo
2. Transferir a pressão para o instrumento de medição

Funcionalidade de um selo diafragma
A funcionalidade de um selo diafragma é ilustrada na figura
à direita.
Princípio
O lado do processo do selo é isolado por um diafragma
flexível. O espaço interno entre o diafragma e o instrumentopara medição de pressão é completamente preenchido com
fluido para a transmissão da pressão. A pressão do processo
é transmitida pelo diafragma elástico para o fluido e, a partirdaí, para o elemento de medição do instrumento de medição
de pressão.
Em muitos casos, entre o selo diafragma e o instrumento
de medição de pressão, um capilar é conectado para, por
exemplo, eliminar ou minimizar os efeitos de temperatura do
fluido quente no instrumento de medição. O capilar afeta o
tempo de resposta do sistema em geral.
O selo diafragma, o capilar e o instrumento de medição
formam um sistema fechado. Os parafusos de vedação dopreenchimento no selo de diafragma e no instrumento demedição nunca devem ser abertos, pois a função do sistemaé afetada após qualquer vazamento do fluido de preenchimento!
O diafragma e a conexão ao processo são os elementos
do sistema que entram em contato com o meio. Portanto,o material do qual eles são fabricados, deve atender aos
requisitos relevantes em termos de temperatura e resistência
à corrosão.
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Instrumento para medição
de pressão
■ Manômetro■ Transmissor de processo■ Pressostato
Líquido de preenchimento
Tipo de montagem■ Montagem direta■ Capilar■ Dissipador térmico

Diafragma
Selo diafragma■ Corpo superior do selodiafragma■ Corpo inferior do selodiafragma

Conexão ao processo■ Conexão rosqueada■ Conexão flangeada■ Conexão higiênica

Exemplo de instalação de um sistema de selodiafragma

Se o diafragma estiver vazando, o líquido de preenchimento
do sistema pode entrar no meio. Para aplicações no setor
alimentício, ele deve ser aprovado para contato com alimentos. Ao selecionar o fluido de preenchimento, os fatores decompatibilidade, temperatura e condições de pressão nomeio são de extrema importância. Soluções específicas parao cliente podem ser realizadas para as diferentes condições
operacionais das aplicações.
Os sistemas de selo diafragma são capazes de suportar
temperaturas extremas de -130 ... +450 °C [-202 ... + 842 °F]
e pressões de 35 mbar ... 3.600 bar [0,5 ... 52.200 psi].

Página 1 de 8Áreas de aplicação
O uso de selos de diafragma permite que o usuário utilize uma grande variedade de instrumentos de medição de pressão
para as condições de processo mais difíceis.
Exemplos■ O meio é corrosivo e o próprio instrumento de medição depressão (por exemplo, o interior de um tubo Bourdon) não
pode ser suficientemente protegido contra isso.
■ O meio é altamente viscoso ou fibroso, e assim causa
problemas devido ao espaço morto e estreitamento nos
furos do instrumento para a medição da pressão (saídas depressão, tubos Bourdon).
■ Este meio possui uma tendência à cristalização e polimerização.
■ O meio tem uma temperatura muito alta. Como resultado,o instrumento para a medição de pressão é altamenteaquecido. Esse aquecimento leva a um grande erro detemperatura na medição do instrumento de pressão. O
aumento da temperatura também pode fazer com que os
limites superiores da carga térmica dos componentes do
instrumento de medição sejam excedidos.
■ O local de medição não tem uma localização favorável. Porrazões de espaço, o instrumento de medição de pressão
pode não ser montado, não pode ser lido ou só pode serlido com dificuldade. Para instalar um selo diafragma eutilizando um capilar comprido, o instrumento de medição
pode ser instalado em um local aonde ele pode ser visto
facilmente.

■ Na fabricação do produto, e na planta de produção, requi-sitos higiênicos devem ser observados. Por esse motivo,
devem ser evitados espaços mortos e rebaixos nas partes
molhadas.
■ O meio é tóxico e perigoso ao ambiente. Escape devazamento para a atmosfera ou ambiente, não pode serpermitido. Por motivos de segurança e proteção ambiental,
as medidas adequadas de proteção devem ser tomadas.
Graças aos seus muitos anos de experiência, a WIKA é
capaz de transformar tarefas desafiadoras em soluções com
vantagem tecnológica.
Vantagens do uso de selos diafragma■ Longa vida útil do conjunto de medição
■ Esforço de instalação reduzido■ Eliminação da manutenção

Combinações para sistemas de selo diafragma
Um sistema de selo diafragma é definido com o instrumento de medição de pressão, o tipo de montagem e o selo diafragma
com conexão ao processo.
Para todas aplicações estão disponíveis excelentes opções de construções de selo diafragma, materiais, fluidos de preenchimento e acessórios.

Manômetro

Sensor de pressão

Montagem direta

Conexão flangeada
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Transmissor de processo

Dissipador térmico

Conexão rosqueada

Pressostato

CapilarConexão higiênica
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Tipos de montagem
O tipo de montagem necessário para instrumentos demedição de pressão com selos diafragma depende, entre
outras coisas, das condições de operação do sistema deselo diafragma. A escolha é entre montagem direta, capilar
flexível ou dissipador térmico. Isso torna o sistema de selodiafragma adaptável às condições específicas do cliente.
Ao selecionar o tipo de montagem, as influências sobrea capacidade de medição do sistema de selo diafragma
devem ser levadas em conta. A montagem por meio de um
capilar ou de um dissipador térmico resulta em um tempo deresposta mais longo do que a montagem direta, por exemplo.

Dissipador térmico
Com meios quentes, o dissipador térmico garante que ofluido de enchimento do sistema esfrie o suficiente paragarantir uma medição precisa.
Dissipador térmico (exemplos)Montagem direta
A montagem direta é obtida soldando-se o instrumento demedição diretamente ao selo diafragma por meio de um
adaptador de conexão.
Montagem direta por meio do adaptador
de conexão axial

Capilar
O capilar é uma peça de conexão flexível entre o instrumento
de medição e o selo diafragma, que normalmente consisteem um tubo, uma mangueira de proteção e, opcionalmente,
um revestimento adicional. Os capilares são usados quando
os meios de processamento estão em altas temperaturas,
pois são resfriados pela linha de conexão. Além disso, esse
tipo de montagem é adequado para desacoplar vibrações
intensas, ou se o instrumento de medição não puder ser
instalado no local de medição ou for mais fácil de ler em
outra localização.
Capilar (exemplo)

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Conexão ao processo e projeto
Os sistemas de selo diafragma são usados em aplicações exigentes em uma vasta gama de indústrias. Os projetos e
conexões ao processo ideais estão disponíveis para cada aplicação.
A escolha do selo diafragma correto depende tanto das especificações quanto das opções de instalação e dos requisitos decada tarefa de medição específica.
Classificação das conexões ao processo■ Conexão flangeada■ Conexão rosqueada■ Conexão higiênica

Conexão flangeada

Os selos diafragma com conexão de flange podem ser
usados em processos com meios agressivos, adesivos,
corrosivos, altamente viscosos, perigosos para o meio
ambiente ou tóxicos. Os selos diafragma com conexões
de flange estão disponíveis com dimensões para todos osflanges padrão comuns. A face de vedação é faceada e odiafragma é projetado para ser faceado ou interno.

14206602.02

14217473.01

Versão de diafragma estendido

Diafragma interno

14219130.01

Diafragma faceado ao processoVersão de diafragma estendido
Os selos diafragma com diafragma estendido são usados,
entre outras coisas, em linhas de produtos com paredes
espessas e/ou isoladas, paredes de vasos, etc. A versão
com diafragma estendido está disponível para projetos dotipo flange e célula.

Tipo célula (sanduíche)O tipo célula é uma variante específica do selo diafragma
com conexão de flange. Consiste em uma placa cilíndrica,
cujo diâmetro é adaptado à área da face de vedação dos
flanges correspondentes. O diafragma é faceado e corresponde à largura nominal.
Um flange cego é usado para montar o tipo de célula, disponível para todos os padrões comuns de flange.
Tipo célula (sanduíche)Selo diafragma para montagem em linha com conexão
flangeada
Esses selos diafragma são excepcionalmente adequadospara a medição de meios fluidos. O selo diafragma paramontagem em linha é fixado diretamente na tubulação
usando flanges em ambas as extremidades. Essa integração
na linha de processo evita turbulências incômodas, poisesse projeto não tem cantos, espaços mortos ou outras
obstruções na direção do fluxo. Diferentes larguras nominais
permitem que os selos diafragma em linha sejam adaptados
a qualquer seção transversal da tubulação. Os selos diafragma para montagem em linha também estão disponíveis no
design do tipo célula.

14484905.01

14219250.01

Selo diafragma para montagem em linha com conexão flangeada

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Conexão rosqueada

Os selos diafragma com conexão rosqueada podem ser
usados em processos com meios agressivos, adesivos,
corrosivos, altamente viscosos, perigosos para o meio
ambiente ou tóxicos. A conexão dos corpos superior einferior do selo diafragma está disponível em um design
com rosca ou com solda. Esses selos diafragma estão
disponíveis com rosca fêmea ou macho em seu designbásico. A grande variedade de conexões disponíveis
possibilita diferentes adaptações sem nenhum problema. O
material da parte superior do corpo do selo diafragma e daparte inferior do corpo do selo diafragma pode ser o mesmo
ou ser diferente.

14265415.01

Construção soldada

14204961.02

Projeto rosqueado

Conexão higiênica

Os selos diafragma com design higiênico podem ser usados
em processos com gases, ar comprimido ou vapor e também
com meios líquidos, pastosos, em pó e cristalizantes. Os
selos diafragma suportam as temperaturas que ocorrem eatendem aos requisitos para conexões sanitárias. O diafragma faceado pode ser integrado de forma higiênica em todas
as aplicações graças às várias conexões de processo.
Para processos sanitários é essencial o cumprimento dos
critérios de SIP e CIP, através de selos diafragma WIKA.
Porca união fêmea

Selo diafragma para montagem em linha para conexão higiênica

14216061.01

14216061.01

14204961.02

Conexão tipo clamp

Selo diafragma para montagem em linha para conexão
higiênica
O selo diafragma para montagem em linha é perfeitamente
adequado para uso em fluidos em movimento. Com o selocompletamente integrado na linha de processo, as medições
não causam turbulências incômodas, cantos, espaçosmortos ou outras obstruções na direção do fluxo. O selodiafragma para montagem em linha é instalado diretamente
na tubulação. Com selos diafragma em linha, o meio fluisem obstruções e efetua-se a autolimpeza da câmara demedição. Diferentes larguras nominais permitem que os
selos diafragma em linha sejam adaptados a qualquer seção
transversal da tubulação.

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Materiais e revestimentos

te molhados em todos os projetos.

O material predominante para selos diafragma é o aço
inoxidável 316L. Para as partes molhadas, uma ampla variedade de materiais e revestimentos especiais está disponívelpara áreas específicas de aplicação. A WIKA oferece essa
variedade de materiais diferentes para que seja possível
encontrar a melhor solução possível para as demandas do
local de medição.
A seleção do material para selos diafragma depende muito
das condições de operação. Além da carga de pressão, énecessário conhecer os requisitos de temperatura e também
a resistência ao meio. Em seguida, a seleção do materialpara o selo diafragma pode ser feita. A seleção pode serprojetada com diferentes materiais para o corpo da base, aface de vedação e o diafragma, pois eles não são igualmen-

Combinações de materiais e revestimentos
Especialmente ao usar materiais especiais, podem ocorrer
altos custos e longos prazos de entrega.
Essa circunstância pode ser resolvida pela seleção inteligente de combinações de materiais ou revestimentos. Ummaterial de base econômico é usado para as peças desuporte de carga, por exemplo, e somente as partes molhadas são feitas de um material especial ou têm um revestimento. A tecnologia de união e conexão desempenha um
papel importante aqui, pois nem sempre é possível soldar
materiais diferentes. Independentemente do tipo de tecnologia de conexão, esses selos diafragma podem suportar
condições operacionais extremas.

Material

Sistema de numeração unificado (UNS)

Aço inoxidável 904L (1.4539)

N08904

Aço inoxidável 321 (1.4541)

S32100Aço inoxidável 316Ti (1.4571)

S31635Aço inoxidável 1.4466 (grau para ureia)

S31050

Duplex 2205 (1.4462)

S31803

Superduplex 1.4410

S32750Tântalo (também revestimento)

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

Titânio 3.7035 (classe 2)

R50400Titânio 3.7235 (classe 7)

R52400Zircônio GR702

R60702Aço inoxidável 316L (1.4404 or 1.4435)

S31603A temperatura máxima permitida do processo é limitada pelo método de união e pelo fluido de enchimento do sistema. A
temperatura máxima do processo pode ser encontrada na folha de dados do selo diafragma.
Revestimentos

Aço inoxidável com revestimento em ECTFE
Aço inoxidável com PFA (FDA; 21 CFR 177.1550 e 21 CFR 177.2440)
Aço inoxidável com PFA, antiestático (adequado para aplicações Ex)
Aço inoxidável banhado a ouro
Aço inoxidável com revestimento em ouro-ródio
Aço inoxidável com Wikaramic®

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Líquido de preenchimento
Ao selecionar o fluido de enchimento do sistema para selos
diafragma, fatores como a compatibilidade do meio e ascondições de temperatura e pressão no local de medição
são de importância fundamental para evitar colocar oprocesso em risco. Dependendo do fluido de enchimento
do sistema, a faixa de temperatura operacional mínima
e máxima apropriada deve ser observada. Além disso, aalteração no volume do fluido de enchimento do sistema em
temperaturas extremas de aplicação deve ser levada em
conta.
As aplicações altamente inflamáveis, como as de oxigênio
e cloro, e as altas exigências das aplicações sanitárias e
do setor de semicondutores também são cruciais para aescolha do fluido certo.
Designação

Númerode identificação

Ponto desolidificação

Ponto deebulição/degradação

As propriedades dos fluidos de preenchimento do sistema
afetam a temperatura operacional permitida do sistema deselo diafragma. Como os parâmetros dos fluidos de preenchimento do sistema individual variam, a WIKA oferece uma
ampla gama para cobrir diferentes aplicações.
Aprovação FDA
A FDA ("Food and Drug Administration") é uma autoridade
norte-americana subordinada ao Departamento de Saúde.
É responsável pelo monitoramento de alimentos e produtos
farmacêuticos e serve para proteger a saúde pública nos
Estados Unidos.
Os líquidos que podem entrar no produto final no caso deuma falha devem estar em conformidade com a FDA.

Densidadea 25 °C

Vis. Cinemática a
25 °C

Observação

KN

°C

°C

g/cm³

cSt

54,5

Aplicação universal

Glicerina

7

-35

+240

1,26

759,6

FDA 21 CFR 182.1320

Óleo de silicone

17

-90

+200

0,92

4,4

Baixas temperaturas

Derivado halogenado

21

-60

+175

1,89

10,6

Oxigênio 1) e cloro

Metilciclopentano

30

-130

+60

0,74

0,7

Para temperaturas
muito baixasÓleo de silicone
para altas temperaturas

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

Água deionizada

64

+4

+85

1,00

0,9

Para meios ultrapuros

Óleo de silicone

68

-75

+250

0,93

10,3

Água deionizada/
mistura de propanol

75

-30

+60

0,92

3,6

Para meios ultrapuros

Óleo mineral branco
medicinal

92

-15

+260

0,85

45,3

FDA 21 CFR 172.878,
21 CFR 178.3620(a);USP, EP, SPÓleo de silicone

2

-45

+300

0,96

Outros fluidos de preenchimento do sistema sob consulta
Aviso:■ O limite inferior de temperatura (ponto de solidificação) mencionado é apenas uma característica física do líquido de preenchimento. O tempo de resposta precisa ser calculado

e avaliado separadamente.

■ O limite de temperatura superior (ponto de ebulição) para um sistema de selo diafragma é ainda restringido pela pressão de operação e pelo diafragma. Para determinar o limite

de temperatura superior para o sistema de selo diafragma, é necessário um cálculo.

1) Para aplicações com oxigênio os seguintes valores conforme o teste BAM (Instituto Federal para Pesquisa de Materiais e Teste) é aplicável:Temperatura máxima

Pressão máxima de oxigênio

> 60 C to 100 C

30 bara 60 C> 100 C to 175 C

50 bar
25 bar

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Fatores de influência na medição
Tempo de resposta
Uma combinação dos componentes individuais geralmentecausa um atraso na saída do valor medido. Esse atraso é
chamado de tempo de resposta e varia de acordo com amontagem.
Fatores como o volume de controle do instrumento demedição, bem como o comprimento do capilar e sua seção
transversal associada estão incluídos no cálculo. Portanto,pode-se concluir que o tempo de resposta aumenta com um
grande volume de controle ou um capilar longo. Esse efeito
pode ser neutralizado selecionando-se um instrumento demedição com um volume de controle menor, um capilar mais
curto ou um capilar com uma seção transversal maior.
Além das variáveis geométricas do sistema de selo diafragma, a viscosidade do fluido de preenchimento, entre outros
fatores, também deve ser levada em conta. Quanto maior ovalor da viscosidade, mais viscoso é o meio. A otimização
do tempo de resposta pode, portanto, ser realizada por meioda seleção de um fluido de preenchimento com viscosidade
mais baixa.
Além disso, as temperaturas aplicadas influenciam as
propriedades físicas do fluido de preenchimento do sistema.
Se a temperatura aumentar, o meio se tornará menos viscoso e o tempo de resposta diminuirá. Por outro lado, o tempo
de resposta do instrumento de medição aumenta à medida
que a temperatura cai devido ao aumento da viscosidade.

O efeito oposto é observado quando a temperatura cai.
A diminuição no volume agora faz com que o diafragma
se desvie na direção da base do diafragma. A redução datemperatura causa um deslocamento negativo do ponto zerodevido à força de restauração do diafragma.
Diferença de altura
Qualquer diferença de altura entre o instrumento de medição
de pressão e a vedação do diafragma (isso se aplica
especialmente ao uso de capilares) afeta a medição. Isso se
deve à pressão hidrostática da coluna de líquido no capilar.
A leitura é reduzida quando o instrumento de medição depressão é posicionado mais alto do que o selo diafragma.
Ele aumenta quando o instrumento de medição de pressão
está posicionado em uma posição mais baixa. Essa diferença de altura deve ser conhecida ao projetar todo o sistemana fábrica, para que possa ser levada em consideração deforma adequada.
Observação: Após a montagem, recomenda-se um teste do
ponto zero e, se necessário, uma correção do ponto zero.

12/2023 PT based on 05/2022 EN

Efeito de temperatura
Os sistemas de selo diafragma geralmente são preenchidos
em temperatura ambiente. Se houver mudanças detemperatura no ambiente ou no processo, elas terão um
efeito negativo sobre os valores de saída do instrumento demedição. O motivo é a mudança nas propriedades físicas
do fluido de preenchimento do sistema. Se o sistema demedição sofrer um aumento de temperatura, haverá umaumento de volume que levará a uma deflexão do diafragma
na direção do processo. A força de restauração do diafragma
garante simultaneamente um deslocamento positivo doponto zero no instrumento de medição.
Para neutralizar esse erro, devem ser escolhidos diâmetros
grandes de diafragma devido à sua baixa rigidez. Outros
fatores que neutralizam o deslocamento do ponto zero são
um menor volume morto de todo o sistema e um menor
coeficiente de expansão térmica do fluido de preenchimento.
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