Celda de medición cerámica: resistente a la corrosión, robusta y precisa

Michaela Sum

La presión es uno de los parámetros más importantes en los procesos de la industria química. Y, por último, las mediciones de presión y presión diferencial también pueden utilizarse para determinar el nivel, el caudal o el estado de los filtros. Sin embargo, los sensores de presión deben cumplir requisitos especiales, sobre todo en la industria química. Los instrumentos de VEGA cumplen estos requisitos, con las celdas de medición metálicas y, sobre todo, las cerámicas.

Desarrollo y producción propios

VEGA desarrolla y produce la celda de medición cerámica CERTEC®, siendo uno de los pocos fabricantes del mundo. Dicha celda es la base de los sensores de presión cerámicos. En un procedimiento complejo, la membrana y el cuerpo de cerámica de óxido de aluminio se estampan con pasta de oro en condiciones de sala blanca y se ensamblan mediante una soldadura de vidrio a alta temperatura para formar la celda de medición.

Numerosas ventajas para la cerámica

Además de la resistencia a la corrosión, la celda de medición cerámica ofrece muchas más ventajas:

  • estabilidad a largo plazo de primera categoría;
  • alta fiabilidad; y
  • excelente resistencia a la sobrecarga.

Permite realizar mediciones precisas durante un largo período de tiempo. Sin embargo, en repetidas ocasiones la celda de medición cerámica se ha recibido con escepticismo, ya que se supone que es un material frágil. «Una preocupación injustificada», explica Robin Müller, jefe de producto de VEGA. «Las celdas de medición de cerámica tienen una resistencia a la sobrecarga muy superior a la de las celdas metálicas. Mientras que las membranas metálicas pueden deformarse de forma irreversible si se someten a una presión muy elevada, la membrana cerámica simplemente se apoya en el cuerpo y posteriormente vuelve a su posición original».

Seca y robusta

VEGA fabrica las celdas de medición cerámicas en una sala blanca.
Otro argumento a favor de la celda de medición cerámica: es una celda seca, es decir, libre de aceite. En caso de una rotura del diafragma, no puede escapar ninguna sustancia que contamine, a diferencia de lo que ocurre con una celda de medición metálica, en la que a menudo es necesario utilizar aceite como medio de transmisión. Los planificadores y operadores también aprovechan esta característica cuando se trata de medir gases agresivos y tóxicos, ya que en estos casos la seguridad desempeña un papel especialmente importante. Pero incluso en aplicaciones con el VEGABAR 82 y 83 en ácidos y álcalis, VEGA puede ofrecer materiales altamente resistentes para las conexiones a proceso y la celda de medición, además de una "Segunda línea de defensa". Esto significa que la celda de medición está separada de la electrónica por un paso de vidrio hermético a los gases.

¿Choques térmicos? ¡No pasa nada!

La sensibilidad de los sensores cerámicos a los cambios de humedad y los choques térmicos, que alguna vez fue una desventaja en comparación con las celdas de medición metálicas, ya no supone ningún problema. Por un lado se mide la temperatura del proceso, con la que se compensa la influencia de la temperatura en el valor de medición de la presión. Al mismo tiempo, un segundo sensor de temperatura en la costura de vidrio detrás de la membrana cerámica detecta incluso los cambios de temperatura más pequeños. Un algoritmo integrado en la electrónica del sensor garantiza que se compensen los choques térmicos. «Los valores de esta medición de temperatura relativamente sensible también están disponibles como señal propia y pueden utilizarse», afirma Robin Müller al describir otra de sus útiles funciones.

Aptas para hidrógeno

El uso en aplicaciones con vacío o hidrógeno plantea desafíos especiales para la tecnología de medición. En el vacío, el punto de ebullición de los líquidos desciende. En consecuencia, es posible que el aceite en la celda de medición metálica comience a hervir a temperaturas inferiores al punto de ebullición atmosférico. Con el hidrógeno, existe además otro obstáculo: las moléculas de hidrógeno pueden penetrar el metal, incluso la fina membrana de una celda metálica de medición de presión. «Cuando el hidrógeno se difunde por y a través de la membrana metálica, reacciona con el aceite de transmisión que hay detrás», explica Robin Müller. Las sedimentaciones de hidrógeno resultantes pueden producir cambios permanentes en los resultados de la medición.

Además de la difusión, la fragilización del material en relación con el hidrógeno también supone un problema, aunque no para los materiales resistentes, las conexiones resistentes a la difusión y los recubrimientos de oro y oro-rodio que VEGA utiliza para los sensores en las aplicaciones de hidrógeno. También son importantes las celdas de medición cerámicas secas: «Incluso si el hidrógeno entrara en la celda de medición, no provocaría ningún daño», afirma Robin Müller. «Por lo tanto, los sensores de presión cerámicos están predestinados para la producción de hidrógeno mediante electrólisis, que funciona a bajas presiones». 

Medición de presión diferencial sin línea de impulsos: posible gracias a dos sensores conectados eléctricamente.
Es una práctica común instalar un sensor de presión diferencial cuya celda de medición está conectada a las áreas de proceso a comparar a través de una línea de impulsos. Sin embargo, son precisamente estas líneas de impulsos las que «en la práctica siempre provocan problemas», afirma Robin Müller; por ejemplo, porque a temperaturas bajo cero los líquidos o el condensado se congelan o la medición se vuelve imprecisa debido a inclusiones de gas. La solución de VEGA: se utilizan dos sensores que funcionan por separado y están conectados electrónicamente entre sí. El resultado final es una medición de presión diferencial fiable y precisa, sin líneas de impulsos propensas a generar fallos.

La medición de presión diferencial más fácil que nunca

En aplicaciones químicas, la medición de presión diferencial proporciona datos importantes para la medición del caudal, el nivel y la presión del depósito. Por ejemplo, se puede utilizar para

  • medir el nivel en un depósito que está bajo presión;
  • determinar el caudal en las placas orificio; y
  • monitorizar un filtro o un intercambiador de calor.

En este episodio de VEGA Talk, Stefan y Tom muestran lo que hace que la celda de medición cerámica de VEGA sea tan estable:

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Celda de medición cerámica: una alternativa óptima

Así se construye la celda de medición cerámica
Sin embargo, en los procesos químicos en los que se utilizan a menudo sustancias corrosivas, los sensores de presión cerámicos suelen ser la alternativa óptima a los instrumentos metálicos, y no solo por su extraordinaria resistencia a la corrosión. Pero, ¿cómo funciona realmente un sensor de presión cerámico? Es comparable a un condensador: junto con el aire como constante dieléctrica, los electrodos de medición integrados en la membrana y el cuerpo forman un campo eléctrico. Si se ejerce presión sobre la membrana cerámica, esta se desvía mínimamente y la capacidad cambia. La presión se puede derivar de la capacidad según la calibración de fábrica.

Celda de medición metálica: una solución fiable

Los sensores de presión metálicos como el VEGABAR 83 garantizan desde hace décadas la seguridad y la fiabilidad de las plantas químicas. Suelen estar fabricados en acero inoxidable de alta calidad como el 316L u otras aleaciones, lo que los hace ideales para su uso en condiciones difíciles. Con su construcción robusta, pueden soportar aplicaciones de alta presión y temperaturas extremas. 

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