Válvulas criogénicas, tan heladas como la nieve.
Como su nombre indica, las válvulas criogénicas están diseñadas para ser utilizadas en aplicaciones criogénicas (entornos extremadamente fríos). Por lo tanto, son más populares entre las empresas que trabajan con gas natural licuado (GNL) o gas natural comprimido (GNC). Por ejemplo, la industria petroquímica y del gas utiliza con frecuencia rangos de temperatura criogénica a partir de -238 grados Fahrenheit (-150 grados Celsius). Además, algunos gases no están etiquetados como criogénicos debido a su temperatura, sino más bien porque requieren más que un simple aumento de presión para comprimir su volumen. Las válvulas criogénicas se construyen para ayudar a transportar y almacenar estos gases criogénicos de manera segura y eficiente.
Aprende cómo el Mecanizado CNC ha perfeccionado la fabricación de válvulas criogénicas, permitiendo su aplicación en diversas tipologías y usos industriales.
Las válvulas criogénicas se diferencian de otras válvulas estándar en el mercado moderno debido a su capacidad para ser completamente funcionales tanto en temperaturas tan bajas como -320 grados Fahrenheit (-196 grados Celsius) y en grados de presión tan altos como 750 psi.
Las válvulas criogénicas desempeñan un papel fundamental en diversas industrias donde se requiere el manejo de fluidos a temperaturas extremadamente bajas. Para garantizar su funcionamiento preciso y eficiente, es esencial contar con componentes de alta calidad fabricados con tecnología de vanguardia. En este sentido, el Centro de mecanizado Trevisan se destaca como un recurso esencial que contribuye a la producción de válvulas criogénicas de precisión.
En el contexto de las válvulas criogénicas y su funcionamiento, es crucial reconocer el impacto de la Industria 4.0. Estos avances tecnológicos están transformando la manera en que se diseñan, fabrican y utilizan las válvulas en entornos criogénicos. Desde la optimización de los procesos de fabricación hasta la mejora en la precisión y calidad de los componentes, la integración de la Industria 4.0 y el Mecanizado CNC está redefiniendo los estándares en la industria de las válvulas criogénicas.
Es esencial resaltar la importancia de la eficiencia energética en las válvulas industriales, especialmente en el contexto de las válvulas criogénicas utilizadas en aplicaciones de baja temperatura. La eficiencia energética en las válvulas criogénicas se convierte en un aspecto crítico, ya que estas operan en condiciones extremadamente frías, donde la conservación de la energía es fundamental. Estas válvulas están diseñadas para garantizar un sellado hermético y un flujo controlado de fluidos a temperaturas extremadamente bajas, lo que les permite desempeñar un papel clave en industrias como la investigación científica, la medicina y la industria aeroespacial. La optimización de la eficiencia energética en las válvulas criogénicas no solo reduce el consumo de energía en estas aplicaciones, sino que también asegura un funcionamiento confiable y preciso en entornos de baja temperatura, lo que es esencial para el éxito de numerosos procesos y experimentos en estas industrias.
Cómo las válvulas criogénicas mantienen la temperatura en los procesos industriales.
Las válvulas criogénicas son componentes esenciales para los procesos industriales que requieren refrigeración criogénica. Su función principal es regular el flujo de gas criogénico para que pueda entrar y salir del sistema.
Estas válvulas están diseñadas para operar a temperaturas criogénicas, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren enfriamiento criogénico, como en la industria alimentaria, medicina e investigación científica.
El funcionamiento de la válvula criogénica se basa en el uso de resortes y obturadores entrelazados para regular el flujo de gas criogénico.
Cuando el gas ingresa al sistema, el obturador se abre para permitir el flujo de gas y se cierra para detener el flujo. Un mecanismo de control de temperatura detecta la temperatura del sistema y ajusta la posición del obturador en consecuencia para mantener la temperatura dentro de un rango específico.
Esto es especialmente importante en los procesos industriales donde las temperaturas precisas son críticas para el éxito del proceso, como en la fabricación de materiales semiconductores o la fabricación de productos alimenticios y farmacéuticos. La válvula criogénica no solo regula el flujo de gas criogénico, sino que también regula la presión dentro del sistema. Esto se hace usando una válvula de control de presión que mantiene la presión a un nivel constante.
Esto es importante en aplicaciones donde se requiere un flujo constante de gas criogénico, como en la fabricación de alimentos congelados o fabricación de material de alta tecnología.
En definitiva, las válvulas criogénicas son componentes esenciales para procesos industriales que requieren refrigeración criogénica. Su capacidad para regular el flujo y la presión del gas criogénico, así como su capacidad para operar a temperaturas criogénicas, lo hace ideal para aplicaciones en las que la precisión de la temperatura y la estabilidad del flujo son fundamentales. Esto permite a las empresas asegurar un rendimiento óptimo y una producción de alta calidad en sus procesos industriales.
Tipos de Válvulas criogénicas.
La criogenia cuenta con una gran variedad de válvulas criogénicas, entre las cuales podemos encontrar cinco tipos de válvulas distintos con características específicas para su uso en diferentes procesos y condiciones.
- Válvulas de globo.
Llamadas así por su forma esférica, estas válvulas tienen un disco interno movible — el obturador — que gira a 90 grados al plano de su asiento coordinado. Estas válvulas criogénicas ofrecen una mayor fiabilidad para el rendimiento de sellado a largo plazo, pero son susceptibles a la humedad y no son buenas en situaciones donde el caudal es primordial.
- Válvulas de bola.
Estas válvulas utilizan una bola como obturador y generalmente incluyen un asiento de cuerpo de politetrafluoretileno. Tienen mejores características de flujo que las válvulas de globo, pero son más propensas al desgaste a lo largo de sus sellos y la propia bola. Por lo tanto, son más valiosas para aplicaciones en las que es necesario un flujo sin restricciones.
- Válvulas de bola de entrada superior.
Son similares a las válvulas criogénicas de bola estándar, este nuevo modelo tiene un diseño de una sola pieza con conexiones soldadas a tope que facilita el mantenimiento. La falta de uniones mecánicas también hace que sea una opción preferida en aplicaciones seguras contra incendios.
- Válvulas de compuerta.
Las válvulas de compuerta utilizan una compuerta tipo cuña como obturador que se balancea para cerrarse paralela al asiento del cuerpo de acoplamiento. Son similares a las válvulas de bola en que ofrecen buenas características de flujo, pero se ven obstaculizados por el desgaste.
- Válvulas de mariposa.
Las válvulas de mariposa utilizan un disco circular en su centro. Este disco permite que las válvulas criogénicas de mariposa sean más cortas en longitud que las opciones antes mencionadas, haciéndolas más ligeras y baratas, así como rápidas y fáciles de operar.
Los gases criogénicos son extremadamente sensibles, y una fuga inadvertida puede causar daños excesivos y riesgos graves. Las válvulas estándar se contraen y se expanden a diferentes velocidades y, por lo tanto, cuando se exponen a temperaturas frías o calientes, pueden desarrollar grietas en el sello que resultan en fugas.
Las válvulas criogénicas generalmente se mantienen cerradas para contener los gases de forma segura. Están diseñadas para abrirse en condiciones de alta presión y permitir el flujo libre de los gases hasta que la presión se reduce cuando se sella con un asiento de metal para evitar más fugas.
¿Dónde se utilizan las válvulas criogénicas?
Las válvulas criogénicas se encuentran principalmente en instalaciones industriales para aprovechar los beneficios de someterse a procesos a temperaturas criogénicas, pero hay otras industrias y sectores que emplean estas válvulas. Aquí están algunas de las aplicaciones de válvulas criogénicas comunes:
- Plantas de licuefacción de GNL
- Terminales de GNL
- Sistemas de transporte de GNL
- Industrias de alimentos y bebidas
- Plantas de separación de aire
- Plantas de producción de acero
- Industria médica/laboratorios
- Plantas químicas y petroquímicas
- Instalaciones de almacenamiento aeroespacial
Terminales y plantas de gas nitrógeno líquido (GNL).
En la industria del petróleo y el gas, las válvulas criogénicas sirven para controlar gases licuados como el nitrógeno líquido, el metano y el helio. Debido a la facilidad y seguridad de almacenamiento y transporte no presurizado, estos elementos se enfrían a temperaturas criogénicas, por lo que permanecen en estado líquido. Como resultado, los volúmenes más grandes se pueden transportar o almacenar durante algún tiempo, mientras que el sistema de tuberías opera a niveles de presión mucho más bajos. Antes de enfriar estos gases en líquido, es necesario eliminar el condensado, la humedad, el CO2 y el H2S para evitar problemas de corrosión aguas abajo.
Industria de alimentos y bebidas.
Las válvulas criogénicas encuentran amplias aplicaciones en fábricas que se ocupan de alimentos procesados y bebidas. Estos artículos se transfieren hacia y desde un congelador utilizando tuberías y válvulas criogénicas.
Plantas de separación de aire.
Para separar los diferentes gases en el aire, se utilizan varias técnicas de presión. Las válvulas criogénicas encuentran grandes aplicaciones en estas plantas.
Plantas de producción de acero.
Es común encontrar válvulas criogénicas y equipos de acompañamiento en las plantas de producción de acero hoy en día.
Industria Médica/Laboratorios.
El alcance de las válvulas criogénicas están en constante expansión e incluso se emplean en la industria médica. Se pueden encontrar en tuberías que transmiten gases como el oxígeno y también en espacios de almacenamiento que albergan instrumentos médicos. Otra área de uso es en la congelación de productos biotecnológicos como vacunas.
Plantas químicas y petroquímicas.
Las válvulas criogénicas se utilizan en plantas químicas y petroquímicas para controlar el flujo de gases criogénicos como nitrógeno, oxígeno y helio. Estos gases se utilizan en procesos como limpieza, alimentación y enfriamiento, y sus bajas temperaturas y altas presiones requieren válvulas especiales. Las válvulas criogénicas deben soportar condiciones extremas, como corrosión, congelación y caudales elevados, y deben fabricarse con precisión para garantizar caudales precisos. Además, deben ser de fácil acceso para su mantenimiento y reparación en caso de avería. En definitiva, las válvulas criogénicas son fundamentales en las plantas químicas y petroquímicas para garantizar el funcionamiento seguro y eficiente de los procesos criogénicos.
Instalaciones de almacenamiento aeroespacial.
En la industria aeroespacial, los combustibles criogénicos han ganado amplia aceptación a lo largo de los años. El hidrógeno líquido y el oxígeno líquido a menudo sirven como propulsores para los transbordadores espaciales, ya sea solos o en combinación con el combustible para aviones. La presencia de válvulas criogénicas es una necesidad en tales sistemas.
Válvulas criogénicas en Asimer Group.
La creciente demanda de Gases Técnicos Industriales y GNL (Gas Natural Licuado), unido a las altas exigencias de la industria, hacen necesaria la utilización de válvulas criogénicas que solucionen tanto los aspectos técnicos como económicos en lo referente a la industria criogénica.
Las Válvulas Criogénicas son elementos BÁSICOS para muchas industrias donde se emplean técnicas criogénicas. El crecimiento de la demanda en GNL, como consecuencia del incremento de la demanda de energía mundial, hace visible la necesidad de invertir en desarrollo e investigación en válvulas criogénicas para poder adaptarse a las diferentes industrias y sus demandas.
Empresas líderes del mercado dejan claro que existe una creciente tendencia en el empleo de esta tecnología. Esto responde al incremento en el consumo de gases industriales (Oxígeno, Nitrógeno, Argón, Xenón y Criptón) . Debido al proceso de obtención de los mismos y su consecuente almacenaje, se realiza el licuado de los mismos, permitiendo incrementar su capacidad de almacenamiento y reducir costes de almacenamiento y logística. Todo este proceso, es sólo viable, gracias a las técnicas y procesos criogénicos.
En Asimer Group, gran parte de los Procedimientos de Soldadura se realizan con probetas previamente sometidas a Ensayos Charpy a -197ºC, que garantizan las uniones soldadas a dichas temperaturas, según las normas ASME IX y UNE-EN ISO 15614-1.
Debido a las condiciones extremas a las que se someten las válvulas durante estos procesos criogénicos, los materiales de producción son de primera calidad, dúctiles pero no frágiles, como el acero inoxidable de alta calidad empleado, así como aleaciones de níquel y cobre, como el bronce, siendo las presiones y detalles técnicos de las válvulas criogénicas, sobresalientes dentro de las diferentes aplicaciones y procesos.
En Asimer Group, la demanda de proyectos con componentes de válvulas criogénicas (principalmente cuerpos y tapas), es cada vez mayor y permite a Asimer Group incrementar sus conocimientos dentro de este sector, de la mano de sus clientes más importantes.
La diversidad y tipología de válvulas criogénicas, es cada vez mayor y estos procesos criogénicos tienden a estar cada vez están más estandarizados, cumpliendo diseños y normativas ya establecidas, debiendo dimensionarse a la perfección, para evitar costes inesperados, por la sustitución o mala instalación de las válvulas y así asegurar la máxima vida útil de las mismas.
Las válvulas criogénicas son componentes esenciales en una amplia gama de industrias, desde la industria petroquímica hasta la aeroespacial, y juegan un papel crucial en la regulación de los gases criogénicos, asegurando la eficiencia y la seguridad en la manipulación de estos fluidos en aplicaciones industriales y, en particular, en la industria de las válvulas industriales.
Asimer Group cuenta con amplia experiencia en el sector criogénico, incluyendo, además de lo anteriormente comentado, el mecanizado de bombas criogénicas, así como de distintos tipos de bombas industriales para otros sectores, y dispone de la última tecnología de mecanizado, medición y ensayo.
