Qué buscar en las válvulas de hidrógeno

Válvulas de hidrógeno de alto rendimiento:qué buscar al hacer una selección

Chuck Hayes, ingeniero principal de aplicaciones de energía limpia, Swagelok

El combustible de hidrógeno está creciendo rápidamente como una solución de movilidad. Ha demostrado ser seguro, rentable, práctico y sostenible. En resumen:es la vía ideal para el futuro del transporte.

El hidrógeno es la vía ideal para el futuro del transporte.

Para aprovechar este potencial, los vehículos de hidrógeno y la infraestructura de reabastecimiento de combustible deben diseñarse y construirse con materiales de alta calidad para ofrecer un rendimiento a prueba de fugas que deberá durar años o incluso décadas. Y no cualquier componente está a la altura. La producción y el manejo del combustible de hidrógeno conllevan su propio conjunto único de desafíos, por lo que exigen un conjunto específico de criterios de rendimiento de los componentes en todo un sistema de combustible de hidrógeno.

Las válvulas, responsables de controlar el flujo de hidrógeno en vehículos o sistemas estacionarios, son un buen ejemplo. ¿Cómo puede estar seguro de que está seleccionando y especificando una válvula que ofrece un rendimiento adecuado para el servicio de hidrógeno? Siga leyendo para averiguarlo.

Por qué es importante el alto rendimiento en las válvulas de hidrógeno

Las condiciones de funcionamiento de los sistemas de combustible de hidrógeno son inherentemente desafiantes. Al especificar válvulas de hidrógeno, las consideraciones deben incluir:

• Presiones. Para lograr la densidad deseada, el H2 debe almacenarse en los tanques del vehículo a 350 – 700 bar
• Esfuerzos y vibraciones. Los sistemas deben poder soportar velocidades rápidas, caminos llenos de baches y condiciones climáticas adversas
• Seguridad. Las estaciones de servicio deben ser operables de manera segura por el consumidor promedio
• Mantenimiento. Capacidad para rehacer fácilmente juntas herméticas durante el servicio

Todas las válvulas de hidrógeno deben ofrecer niveles de rendimiento que cumplan con esos requisitos. Deberán demostrar un comportamiento estanco en el punto de conexión y en su punto de cierre o regulación, con la capacidad de soportar las condiciones de funcionamiento necesarias inherentes a las aplicaciones de hidrógeno.

¿Qué hace que el hidrógeno sea diferente?

Las moléculas de hidrógeno se encuentran entre las más pequeñas del mundo natural, y eso significa que contenerlas puede ser un desafío.

Todos los puntos de conexión en los sistemas de hidrógeno deben ser estancos. Cualquier escape de gas puede representar un riesgo para la seguridad, especialmente cuando los usuarios finales interactúan con un surtidor durante el reabastecimiento de combustible. Las fugas de gasolina en automóviles o sistemas de almacenamiento también son un desperdicio.

Y debido a que las moléculas de hidrógeno son tan pequeñas, de hecho pueden difundirse en 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 volverse muy problemático en el servicio de hidrógeno.

Válvulas de bola de hidrógeno

Las válvulas de bola son un componente común que se encuentra en los sistemas de hidrógeno, que se utilizan para iniciar y detener el flujo de hidrógeno de una dirección a la siguiente. Al seleccionar válvulas de bola para aplicaciones de hidrógeno, es importante buscar diseños de sellos de vástago que sean altamente resistentes al desgaste. Una buena opción puede incorporar una bola estilo muñón con un diseño de carga directa, que ayuda a permitir un rendimiento hermético con cada activación y cierre. Un diseño de vástago de carga inferior también puede reducir cualquier posible reventón del vástago, lo que ofrece una mayor seguridad.

En caso de duda, su proveedor de válvulas debería poder ayudarlo a guiar su selección. Las válvulas de bola aplicables pueden ofrecer funcionalidad de 2 o 3 vías, diferentes opciones de montaje y un rango de coeficientes de flujo según las necesidades de su sistema. Finalmente, busque una buena compatibilidad con accesorios que estén diseñados específicamente para aplicaciones de hidrógeno.

Válvulas de aguja de hidrógeno

Las válvulas de aguja se usan para hacer ajustes relativamente finos en la cantidad de flujo de fluido. En las aplicaciones de hidrógeno, se deben hacer algunas consideraciones importantes al especificarlas. Las válvulas de aguja suelen ser de construcción totalmente metálica, lo que requiere una gran cantidad de fuerza para sellar correctamente. Tal fuerza tiene el potencial de deformar la propia aguja y posiblemente el asiento, creando un peligro potencial y requiriendo un mantenimiento costoso. Además, dicha fuerza requerida generalmente requiere el uso de actuadores de aire grandes para abrir y cerrar las válvulas, lo que puede demorar hasta dos minutos en activarse por completo.

Con estas cosas en mente, es importante buscar válvulas de aguja que estén hechas de acero inoxidable 316 de alta calidad que puedan resistir la deformación durante el uso repetido. Además, tenga en cuenta que no todas las válvulas de aguja tienen la presión nominal adecuada para aplicaciones comunes de hidrógeno (350/700 bar); elija una válvula de aguja que esté calificada para presiones de trabajo elevadas. Y al igual que con las válvulas de bola, la compatibilidad con otros componentes calificados para hidrógeno es imprescindible.

Válvulas de retención de hidrógeno

Las válvulas de retención realizan funciones de seguridad esenciales en los compresores de hidrógeno en los sistemas de reabastecimiento de combustible, controlando el exceso de reflujo para proteger al usuario final. En comparación con las aplicaciones de servicio general, las válvulas de retención de hidrógeno deben lidiar con algunas cosas.

La mayoría de las válvulas de retención incorporan resortes, componentes que generalmente se fabrican con material endurecido por tensión 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 para vehículos someten a tales válvulas a grandes y rápidos cambios de temperatura y presión, lo que crea una tensión elevada en los sellos de elastómero de la válvula. Con estas cosas en mente, las válvulas de retención de bola son una opción más adecuada para los compresores de hidrógeno. La integridad del material y la compatibilidad con otros componentes de hidrógeno también son importantes aquí.

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La viabilidad a largo plazo del mercado de combustible de movilidad de hidrógeno depende de la seguridad, confiabilidad y durabilidad de los vehículos y la infraestructura. Seleccionar y especificar los componentes correctos para todos los sistemas de hidrógeno puede ayudar a que la tecnología alcance todo su potencial a largo plazo.

¿Interesado en aprender más? Swagelok ofrece una gama de válvulas de bola, de aguja y de retención adecuadas para el servicio de hidrógeno, junto con una cartera completa 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 sabiamente y encontrar una solución que satisfaga sus necesidades.