Factores Clave al Elegir Válvulas para Hidrógeno

Válvulas de Alto Rendimiento para Hidrógeno: Qué Buscar al Seleccionar

Chuck Hayes, Ingeniero Principal de Aplicaciones para 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 futuro del transporte.

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

Para cumplir este potencial, los vehículos de hidrógeno y la infraestructura de recarga deben diseñarse y construirse con materiales de alta calidad para ofrecer un rendimiento a prueba de fugas que necesite durar años o incluso décadas. Y no cualquier componente está a la altura de la tarea. La producción y manejo de combustible de hidrógeno viene con su propio conjunto único de desafíos, exigiendo así un conjunto específico de criterios de rendimiento de los componentes a lo largo de un sistema de combustible de hidrógeno.

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

Por Qué el Alto Rendimiento Importa en Válvulas de Hidrógeno

Las condiciones de operación para 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 tanques del vehículo a 350–700 bar
• Estrés y vibración. Los sistemas deben poder soportar altas velocidades, carreteras irregulares y condiciones climáticas adversas
• Seguridad. Las estaciones de recarga deben ser operables de forma segura por el consumidor promedio
• Mantenimiento. Capacidad para volver a hacer juntas a prueba de fugas fácilmente durante el servicio

Todas las válvulas de hidrógeno deben ofrecer niveles de rendimiento que cumplan con esos requisitos. Deben demostrar un rendimiento a prueba de fugas en el punto de conexión y en su punto de cierre o regulación, con la capacidad de soportar las condiciones de operación inherentes a las aplicaciones de hidrógeno.

Qué Hace Diferente al Hidrógeno

Las moléculas de hidrógeno están 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 a prueba de fugas. Cualquier gas que escape puede suponer un riesgo de seguridad, especialmente cuando los usuarios finales interactúan con un dispensador durante la recarga. El gas que se filtra en autos o sistemas de almacenamiento también es 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 altamente problemático en servicio de hidrógeno.

Válvulas de Bola para Hidrógeno

Las válvulas de bola son un componente común que se encuentra en sistemas de hidrógeno, usadas 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 sello de vástago que sean altamente resistentes al desgaste. Una buena opción puede incorporar una bola de estilo pivote con un diseño de carga directa, lo que ayuda a permitir un rendimiento a prueba de fugas con cada activación y cierre. Un diseño de vástago cargado por la parte inferior también puede reducir cualquier posible expulsión del vástago, ofreciendo mayor seguridad.

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

Válvulas de Aguja para Hidrógeno

Las válvulas de aguja se usan para hacer ajustes relativamente finos en la cantidad de flujo de fluido. En aplicaciones de hidrógeno, se deben hacer algunas consideraciones importantes al especificarlas. Las válvulas de aguja son típicamente de construcción totalmente metálica, requiriendo 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 mantenimiento costoso. Además, la fuerza requerida típicamente requiere el uso de actuadores neumáticos grandes para abrir y cerrar las válvulas, lo que puede tardar hasta dos minutos en actuar completamente.

Con estas cosas en mente, es importante buscar válvulas de aguja hechas de acero inoxidable 316 de alta calidad que pueda resistir la deformación durante el uso repetido. También tenga en cuenta que no todas las válvulas de aguja están correctamente calificadas para presiones comunes de hidrógeno (350/700 bar); elija una válvula de aguja 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 para Hidrógeno

Las válvulas de retención realizan funciones de seguridad esenciales en compresores de hidrógeno en sistemas de recarga, controlando el reflujo excesivo para proteger al usuario final. Comparadas con 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 típicamente están hechos con material endurecido por deformación que puede ser más susceptible a la fragilización por hidrógeno que el acero inoxidable 316 de alta calidad. Además, las aplicaciones de recarga de vehículos someten a tales válvulas a cambios grandes y rápidos en temperatura y presión, creando estrés elevado 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 compresores de hidrógeno. La integridad del material y la compatibilidad con otros componentes de hidrógeno son importantes aquí también.

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

¿Interesado en aprender más? Swagelok ofrece una gama de válvulas de bola, aguja y retención adecuadas para servicio de hidrógeno, junto con una cartera completa de componentes adicionales que pueden ayudar a hacer sus sistemas de hidrógeno más seguros y fiables. Nuestros especialistas en hidrógeno están felices de ayudarle a elegir sabiamente y encontrar una solución que satisfaga sus necesidades.