Qué Hay que Buscar en las Válvulas para Hidrógeno
Válvulas de Hidrógeno de Alto Rendimiento: Lo que Hay que Buscar al Hacer una Selección
Chuck Hayes, Ingeniero Jefe de Aplicaciones de Energía Limpia, Swagelok
El combustible de hidrógeno está creciendo rápidamente como solución de movilidad. Ha demostrado ser seguro, rentable, práctico y sostenible. En resumen: es la vía ideal para
El hidrógeno es la vía ideal para el futuro del transporte.
Para aprovechar este potencial, los vehículos de hidrógeno y la infraestructura de repostaje deben diseñarse y construirse con materiales de alta calidad para ofrecer un rendimiento estanco que deberá durar años o incluso décadas. Y no cualquier componente está a la altura. La producción y el control del combustible de hidrógeno plantean sus propios desafíos, y exigen un conjunto específico de criterios de rendimiento de los componentes de todo el sistema.
Las válvulas—encargadas de controlar el caudal de hidrógeno en los vehículos o en los sistemas estáticos, son un buen ejemplo. ¿Cómo puede asegurarse de seleccionar y especificar una válvula que ofrezca un rendimiento adecuado para el servicio de hidrógeno? Siga leyendo para saberlo.
Por Qué es Importante el Alto Rendimiento de las Válvulas de Hidrógeno
Las condiciones operativas de los sistemas de combustible de hidrógeno son difíciles por naturaleza. Al especificar válvulas para hidrógeno, hay que tener en cuenta:
- Presiones. Para conseguir la densidad deseada, el H2 debe almacenarse en tanques a bordo de los vehículos a 350 - 700 bar
- Estrés y vibración. Los sistemas deben ser capaces de soportar velocidades rápidas, carreteras accidentadas y condiciones meteorológicas adversas
- Seguridad. Las estaciones de servicio deben ser operables de forma segura por el consumidor medio
- Mantenimiento. Posibilidad de reconstruir fácilmente uniones estancas durante el servicio
Todas las válvulas para hidrógeno deben ofrecer niveles de rendimiento que cumplan esos requisitos. Deben demostrar un rendimiento estanco en el punto de conexión y en su asiento de cierre o regulación, con capacidad para soportar las condiciones operativas necesarias propias de las aplicaciones del hidrógeno.
¿Qué Tiene de Especial el Hidrógeno?
Las moléculas de hidrógeno se encuentran entre las más pequeñas del mundo natural, y eso significa que contenerlas puede ser un verdadero reto.
Todos los puntos de conexión de los sistemas de hidrógeno deben ser estancos. Cualquier escape de gas puede suponer un riesgo para la seguridad, especialmente cuando los usuarios finales utilizan el dispensador durante el repostaje. Las fugas de gas en los coches o en los sistemas de almacenamiento también son un desperdicio.
Y como las moléculas de hidrógeno son tan pequeñas, pueden llegar a penetrar en los aceros inoxidables de menor calidad. Este fenómeno se conoce como fragilización por hidrógeno. Con el tiempo, la presión puede producir fisuras en el material, lo que puede llegar a ser muy problemático en el servicio de hidrógeno.
Válvulas de bola para hidrógeno
Las válvulas de bola son un componente común que se encuentra en los sistemas de hidrógeno, utilizado para iniciar y detener el caudal de hidrógeno de uno a otro punto. Al seleccionar válvulas de bola para aplicaciones de hidrógeno, es importante buscar diseños de cierre del vástago que sean altamente resistentes al desgaste. Una buena opción puede incorporar una bola tipo trunnion con un diseño autocompensado, que ayuda a permitir un rendimiento estanco con cada activación y cierre. El diseño del vástago montado desde el interior también puede reducir cualquier posible escape del vástago, ofreciendo una mayor seguridad.
En caso de duda, su proveedor de válvulas debería poder ayudarle a seleccionar. Las válvulas de bola adecuadas pueden ofrecer una funcionalidad de 2 ó 3 vías, diferentes opciones de montaje y diversos coeficientes de caudal en función de las necesidades de su sistema. Por último, busque una buena compatibilidad con los racores diseñados específicamente para las aplicaciones de hidrógeno.
Válvulas de aguja para hidrógeno
Las válvulas de aguja se utilizan para hacer ajustes relativamente finos en la cantidad de caudal de fluido. En las aplicaciones de hidrógeno, hay que tener en cuenta algunas consideraciones importantes al especificarlas. Las válvulas de aguja suelen ser de construcción totalmente metálica y requieren una gran cantidad de fuerza para cerrar correctamente. Esa fuerza tiene el potencial de deformar la propia aguja y posiblemente el asiento, creando un peligro potencial y requiriendo un mantenimiento caro. Además, la fuerza necesaria suele requerir la utilización de grandes actuadores neumáticos para abrir y cerrar las válvulas, que pueden tardar hasta dos minutos en hacer la actuación.
Teniendo esto en cuenta, es importante encontrar válvulas de aguja fabricadas en acero inoxidable 316 de alta calidad que puedan resistir la deformación durante su uso repetitivo. Además, hay que tener en cuenta que no todas las válvulas de aguja están debidamente clasificadas para las aplicaciones comunes de hidrógeno (350/700 bar); seleccione una válvula de aguja que esté clasificada para presiones de servicio elevadas. Y como con las válvulas de bola, la compatibilidad con otros componentes aptos para el hidrógeno es imprescindible.
Válvulas antirretorno para hidrógeno
Las válvulas antirretorno cumplen funciones esenciales de seguridad en los compresores de hidrógeno de los sistemas de repostaje, controlando el exceso de caudal de retorno con el fin de proteger al usuario final. En comparación con las aplicaciones de servicio general, las válvulas antirretorno de hidrógeno deben superar algunos aspectos.
La mayoría de las válvulas antirretorno incorporan muelles—componentes que suelen estar fabricados con material endurecido por deformación y que puede ser más susceptible a la fragilización por hidrógeno que el acero inoxidable 316 de alta calidad. Además, las aplicaciones de abastecimiento de combustible de los vehículos someten a estas válvulas a grandes y rápidos cambios de temperatura y presión, lo que genera una elevada tensión en las juntas de elastómero de las válvulas. Teniendo en cuenta estos aspectos, las válvulas antirretorno con obturador esférico son una opción más adecuada para los compresores de hidrógeno. La integridad del material y la compatibilidad con otros componentes del hidrógeno también son importantes en este caso.
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La viabilidad a largo plazo del mercado de la movilidad del hidrógeno depende de la seguridad, fiabilidad y larga duración de los vehículos y la infraestructura. Seleccionar y especificar los componentes adecuados para todos los sistemas de hidrógeno puede ayudar a que la tecnología alcance todo su potencial a largo plazo.
¿Quiere saber más? Swagelok tiene disponible una gama de válvulas de bola, aguja y antirretorno adecuadas para el servicio de hidrógeno, junto con un completo catálogo de componentes adicionales que pueden ayudar a que sus sistemas de hidrógeno sean más seguros y fiables. Nuestros especialistas en hidrógeno estarán encantados de ayudarle a elegir bien y a encontrar una solución que satisfaga sus necesidades.
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