El hidrógeno líquido tiene ciertas ventajas en almacenamiento y transporte. En comparación con el hidrógeno, el hidrógeno líquido (LH2) tiene una densidad más alta y requiere una presión más baja para su almacenamiento. Sin embargo, el hidrógeno tiene que estar a -253°C para volverse líquido, lo que significa que es bastante difícil. Las temperaturas extremadamente bajas y los riesgos de inflamabilidad hacen del hidrógeno líquido un medio peligroso. Por este motivo, las estrictas medidas de seguridad y una alta fiabilidad son requisitos inflexibles a la hora de diseñar válvulas para las aplicaciones correspondientes.
Por Fadila Khelfaoui y Frédéric Blanquet
Válvula Velan (Velan)
Aplicaciones del hidrógeno líquido (LH2).
En la actualidad, el hidrógeno líquido se utiliza y se intenta utilizar en diversas ocasiones especiales. En el sector aeroespacial, puede utilizarse como combustible para el lanzamiento de cohetes y también puede generar ondas de choque en túneles de viento transónicos. Respaldado por la “gran ciencia”, el hidrógeno líquido se ha convertido en un material clave en sistemas superconductores, aceleradores de partículas y dispositivos de fusión nuclear. A medida que crece el deseo de la gente por un desarrollo sostenible, en los últimos años cada vez más camiones y barcos utilizan hidrógeno líquido como combustible. En los escenarios de aplicación anteriores, la importancia de las válvulas es muy obvia. El funcionamiento seguro y confiable de las válvulas es una parte integral del ecosistema de la cadena de suministro de hidrógeno líquido (producción, transporte, almacenamiento y distribución). Las operaciones relacionadas con el hidrógeno líquido son un desafío. Con más de 30 años de experiencia práctica y conocimientos en el campo de válvulas de alto rendimiento hasta -272°C, Velan ha estado involucrado en varios proyectos innovadores durante mucho tiempo y está claro que ha vencido los desafíos técnicos de Servicio de hidrógeno líquido con su fuerza.
Desafíos en la fase de diseño
La presión, la temperatura y la concentración de hidrógeno son factores importantes que se examinan en una evaluación de riesgos del diseño de una válvula. Para optimizar el rendimiento de la válvula, el diseño y la selección del material juegan un papel decisivo. Las válvulas utilizadas en aplicaciones de hidrógeno líquido enfrentan desafíos adicionales, incluidos los efectos adversos del hidrógeno sobre los metales. A temperaturas muy bajas, los materiales de las válvulas no sólo deben resistir el ataque de las moléculas de hidrógeno (algunos de los mecanismos de deterioro asociados todavía se debaten en el mundo académico), sino que también deben mantener un funcionamiento normal durante un largo tiempo a lo largo de su ciclo de vida. En términos del nivel actual de desarrollo tecnológico, la industria tiene un conocimiento limitado de la aplicabilidad de materiales no metálicos en aplicaciones de hidrógeno. Al elegir un material de sellado, es necesario tener en cuenta este factor. El sellado eficaz también es un criterio clave de rendimiento del diseño. Hay una diferencia de temperatura de casi 300°C entre el hidrógeno líquido y la temperatura ambiente (temperatura ambiente), lo que resulta en un gradiente de temperatura. Cada componente de la válvula sufrirá diferentes grados de expansión y contracción térmica. Esta discrepancia puede provocar fugas peligrosas en superficies de sellado críticas. La estanqueidad del vástago de la válvula también es el centro del diseño. La transición del frío al calor crea un flujo de calor. Las partes calientes del área de la cavidad del bonete pueden congelarse, lo que puede alterar el rendimiento del sellado del vástago y afectar la operatividad de la válvula. Además, la temperatura extremadamente baja de -253 °C significa que se requiere la mejor tecnología de aislamiento para garantizar que la válvula pueda mantener el hidrógeno líquido a esta temperatura minimizando las pérdidas causadas por la ebullición. Mientras se transfiera calor al hidrógeno líquido, se evaporará y se filtrará. No sólo eso, sino que también se produce condensación de oxígeno en el punto de rotura del aislamiento. Una vez que el oxígeno entra en contacto con el hidrógeno u otros combustibles, aumenta el riesgo de incendio. Por lo tanto, considerando el riesgo de incendio que pueden enfrentar las válvulas, las válvulas deben diseñarse teniendo en cuenta materiales a prueba de explosiones, así como actuadores, instrumentación y cables resistentes al fuego, todo ello con las certificaciones más estrictas. Esto garantiza que la válvula funcione correctamente en caso de incendio. El aumento de presión también es un riesgo potencial que puede hacer que las válvulas no funcionen. Si el hidrógeno líquido queda atrapado en la cavidad del cuerpo de la válvula y la transferencia de calor y la evaporación del hidrógeno líquido ocurren al mismo tiempo, provocará un aumento de presión. Si hay una gran diferencia de presión, se produce cavitación (cavitación)/ruido. Estos fenómenos pueden provocar el fin prematuro de la vida útil de la válvula, e incluso sufrir enormes pérdidas por defectos de proceso. Independientemente de las condiciones de funcionamiento específicas, si se pueden considerar plenamente los factores anteriores y se pueden tomar las contramedidas correspondientes en el proceso de diseño, se puede garantizar el funcionamiento seguro y confiable de la válvula. Además, existen desafíos de diseño relacionados con cuestiones ambientales, como las fugas fugitivas. El hidrógeno es único: moléculas pequeñas, incoloras, inodoros y explosivas. Estas características determinan la absoluta necesidad de lograr cero fugas.
En la estación de licuefacción de hidrógeno de la costa oeste de North Las Vegas,
Los ingenieros de Wieland Valve brindan servicios técnicos
Soluciones de válvulas
Independientemente de la función y el tipo específicos, las válvulas para todas las aplicaciones de hidrógeno líquido deben cumplir algunos requisitos comunes. Estos requisitos incluyen: el material de la parte estructural debe garantizar que la integridad estructural se mantenga a temperaturas extremadamente bajas; Todos los materiales deben tener propiedades naturales de seguridad contra incendios. Por la misma razón, los elementos de sellado y la empaquetadura de las válvulas de hidrógeno líquido también deben cumplir los requisitos básicos mencionados anteriormente. El acero inoxidable austenítico es un material ideal para válvulas de hidrógeno líquido. Tiene una excelente resistencia al impacto, una mínima pérdida de calor y puede soportar grandes gradientes de temperatura. Hay otros materiales que también son adecuados para condiciones de hidrógeno líquido, pero se limitan a condiciones de proceso específicas. Además de la elección de los materiales, no se deben pasar por alto algunos detalles de diseño, como la extensión del vástago de la válvula y el uso de una columna de aire para proteger la empaquetadura de sellado de temperaturas extremadamente bajas. Además, la extensión del vástago de la válvula puede equiparse con un anillo aislante para evitar la condensación. Diseñar válvulas de acuerdo con condiciones de aplicación específicas ayuda a brindar soluciones más razonables a diferentes desafíos técnicos. Vellan ofrece válvulas de mariposa en dos diseños diferentes: válvulas de mariposa de asiento metálico de doble excéntrica y triple excéntrica. Ambos diseños tienen capacidad de flujo bidireccional. Al diseñar la forma del disco y la trayectoria de rotación, se puede lograr un sellado hermético. No hay ninguna cavidad en el cuerpo de la válvula donde no quede medio residual. En el caso de la válvula de mariposa de doble excéntrica Velan, adopta el diseño de rotación excéntrica del disco, combinado con el distintivo sistema de sellado VELFLEX, para lograr un excelente rendimiento de sellado de la válvula. Este diseño patentado puede soportar incluso grandes fluctuaciones de temperatura en la válvula. El disco excéntrico triple TORQSEAL también tiene una trayectoria de rotación especialmente diseñada que ayuda a garantizar que la superficie de sellado del disco solo toque el asiento en el momento de alcanzar la posición de válvula cerrada y no raye. Por lo tanto, el par de cierre de la válvula puede impulsar el disco para lograr un asiento flexible y producir un efecto de cuña suficiente en la posición de válvula cerrada, mientras hace que el disco entre en contacto uniformemente con toda la circunferencia de la superficie de sellado del asiento. La distensibilidad del asiento de la válvula permite que el cuerpo y el disco de la válvula tengan una función de "autoajuste", evitando así que el disco se atasque durante las fluctuaciones de temperatura. El eje de la válvula de acero inoxidable reforzado es capaz de realizar ciclos de funcionamiento elevados y funciona sin problemas a temperaturas muy bajas. El diseño doble excéntrico VELFLEX permite realizar el mantenimiento en línea de la válvula de forma rápida y sencilla. Gracias a la carcasa lateral, el asiento y el disco se pueden inspeccionar o reparar directamente, sin necesidad de desmontar el actuador ni herramientas especiales.
Válvula de sellado de agua Tianjin Tanggu Co., ltdson compatibles con válvulas de asiento resiliente con tecnología altamente avanzada, incluidas válvulas de asiento resiliente.válvula de mariposa de oblea, Válvula de mariposa de orejeta, Válvula de mariposa concéntrica de doble brida, Válvula de mariposa excéntrica de doble brida,colador en Y, válvula de equilibrio,Válvula de retención de doble placa tipo wafer, etc.
Hora de publicación: 11 de agosto de 2023
