La fabricación y el diseño del sistema de tuberías con aislamiento al vacío para el transporte de nitrógeno líquido son responsabilidad del proveedor. Para este proyecto, si el proveedor no dispone de las condiciones para realizar mediciones in situ, deberá proporcionar los planos de la tubería. Posteriormente, el proveedor diseñará el sistema de tuberías con aislamiento al vacío para aplicaciones con nitrógeno líquido.

El proveedor deberá completar el diseño general del sistema de tuberías mediante diseñadores experimentados, de acuerdo con los planos, parámetros de los equipos, condiciones del sitio, características del nitrógeno líquido y otros factores proporcionados por el solicitante.

El diseño incluye el tipo de accesorios del sistema, la determinación del material y las especificaciones de las tuberías internas y externas, el diseño del esquema de aislamiento, el esquema de secciones prefabricadas, la forma de conexión entre las secciones de tubería, el soporte interno de la tubería, el número y la posición de la válvula de vacío, la eliminación del sello de gas, los requisitos de líquido criogénico del equipo terminal, etc. Este esquema debe ser verificado por el personal profesional del solicitante antes de la fabricación.

El contenido del diseño de sistemas de tuberías con aislamiento al vacío es amplio; aquí, para abordar algunos problemas comunes en aplicaciones HASS y equipos MBE, se ofrece una breve charla.

Tuberías VI

El tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido suele estar a gran distancia de los equipos HASS o MBE. Si bien la tubería con aislamiento al vacío debe entrar al interior del edificio, es necesario optimizar su ubicación según la distribución de las habitaciones y la de las tuberías de campo y los conductos de aire. Por lo tanto, para transportar el nitrógeno líquido hasta los equipos, se requieren al menos cientos de metros de tubería.

Debido a que el nitrógeno líquido comprimido contiene una gran cantidad de gas, y considerando la distancia de transporte, incluso en tuberías adiabáticas de vacío se genera una gran cantidad de nitrógeno durante el trayecto. Si el nitrógeno no se descarga o la emisión es insuficiente para cumplir con los requisitos, se produce resistencia al flujo, lo que dificulta el transporte de nitrógeno líquido y reduce considerablemente el caudal.

Si el caudal es insuficiente, no se puede controlar la temperatura en la cámara de nitrógeno líquido del equipo, lo que puede provocar daños en el equipo o en la calidad del producto.

Por lo tanto, es necesario calcular la cantidad de nitrógeno líquido que consume el equipo terminal (aplicación HASS o equipo MBE). Asimismo, se determinan las especificaciones de la tubería en función de su longitud y dirección.

Partiendo del tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido, si la tubería principal de la tubería/manguera aislada al vacío es DN50 (diámetro interior φ50 mm), su tubería/manguera de derivación es DN25 (diámetro interior φ25 mm) y la manguera entre la tubería de derivación y el equipo terminal es DN15 (diámetro interior φ15 mm). Otros accesorios para el sistema de tuberías aisladas al vacío incluyen separador de fases, desgasificador, purgador automático de gas, válvula de cierre neumática para sistemas criogénicos/aislantes al vacío, válvula reguladora de flujo neumática para sistemas aislados al vacío, válvula antirretorno para sistemas criogénicos/aislantes al vacío, filtro para sistemas aislados al vacío, válvula de seguridad, sistema de purga y bomba de vacío, entre otros.

Separador de fase especial MBE

Cada separador de fase de presión normal especial MBE tiene las siguientes funciones:

1. Sensor de nivel de líquido y sistema de control automático de nivel de líquido, y visualización inmediata a través de una caja de control eléctrico.

2. Función de reducción de presión: la entrada de líquido del separador está equipada con un sistema auxiliar que garantiza una presión de nitrógeno líquido de 3-4 bar en la tubería principal. Al entrar en el separador de fases, la presión se reduce gradualmente a ≤ 1 bar.

3. Regulación del caudal de entrada de líquido: El separador de fases incorpora un sistema de control de flotabilidad. Su función es ajustar automáticamente la cantidad de líquido que entra cuando el consumo de nitrógeno líquido aumenta o disminuye. Esto reduce la brusca fluctuación de presión causada por la entrada de una gran cantidad de nitrógeno líquido al abrirse la válvula neumática de entrada y evita la sobrepresión.

4. Función de amortiguación: el volumen efectivo dentro del separador garantiza el flujo instantáneo máximo del dispositivo.

5. Sistema de purga: flujo de aire y vapor de agua en el separador antes del paso del nitrógeno líquido y descarga de nitrógeno líquido en el separador después del paso del nitrógeno líquido.

6. Función de alivio automático de sobrepresión: Al pasar inicialmente por nitrógeno líquido o en circunstancias especiales, el equipo experimenta un aumento en la gasificación del nitrógeno líquido, lo que provoca una sobrepresión instantánea en todo el sistema. Nuestro separador de fases está equipado con una válvula de seguridad y un grupo de válvulas de seguridad que garantizan de forma más eficaz la estabilidad de la presión en el separador y evitan que el equipo MBE sufra daños por sobrepresión.

7. Caja de control eléctrico con visualización en tiempo real del nivel y la presión del líquido. Permite ajustar el nivel de líquido en el separador y controlar la cantidad de nitrógeno líquido. Además, en caso de emergencia, se puede accionar manualmente la válvula de control del separador gas-líquido para garantizar la seguridad del personal y los equipos.

Desgasificador multicore para aplicaciones HASS

El tanque de almacenamiento exterior de nitrógeno líquido contiene una gran cantidad de nitrógeno debido a que se almacena y transporta a presión. En este sistema, la longitud de la tubería es mayor, presenta más curvas y una mayor resistencia, lo que provoca la gasificación parcial del nitrógeno líquido. Actualmente, el tubo con aislamiento al vacío es el mejor método para transportar nitrógeno líquido, pero la fuga de calor es inevitable, lo que también puede provocar gasificación parcial. En resumen, el nitrógeno líquido contiene una gran cantidad de nitrógeno, lo que genera resistencia al flujo y dificulta su circulación.

En las tuberías con aislamiento al vacío, si no hay un sistema de extracción de gases o el volumen de extracción es insuficiente, se producirá resistencia al gas. Una vez que se forma esta resistencia, la capacidad de transporte de nitrógeno líquido se reduce considerablemente.

El desgasificador multicore, diseñado exclusivamente por nuestra empresa, garantiza la máxima descarga de nitrógeno de la tubería principal de nitrógeno líquido y evita la formación de resistencias gaseosas. Además, su amplio volumen interno le permite funcionar como tanque de almacenamiento intermedio, satisfaciendo eficazmente las necesidades de caudal máximo instantáneo de la tubería de solución.

Estructura multicore patentada única, capacidad de escape más eficiente que nuestros otros tipos de separadores.

Continuando con el artículo anterior, existen algunos aspectos que deben tenerse en cuenta al diseñar soluciones para sistemas de tuberías con aislamiento al vacío para aplicaciones criogénicas en la industria de los chips.

Dos tipos de sistemas de tuberías con aislamiento al vacío

Existen dos tipos de sistemas de tuberías con aislamiento al vacío: el sistema VI estático y el sistema de bombeo de vacío dinámico.

El sistema de vacío estático (EV) implica que, tras su fabricación en planta, cada tubería se somete a vacío hasta alcanzar el grado especificado en la unidad de bombeo y se sella. Durante la instalación y puesta en marcha, no es necesario volver a realizar el vacío en el lugar de instalación durante un período determinado.

La ventaja del sistema de vacío estático radica en sus bajos costos de mantenimiento. Una vez que el sistema de tuberías está en funcionamiento, el mantenimiento solo se requiere varios años después. Este sistema de vacío es ideal para sistemas que no requieren alta refrigeración ni espacios abiertos para el mantenimiento in situ.

La desventaja del sistema de aislamiento al vacío estático radica en que el vacío disminuye con el tiempo. Esto se debe a que todos los materiales liberan constantemente trazas de gases, en función de sus propiedades físicas. Si bien el material de la camisa del tubo de aislamiento al vacío puede reducir la cantidad de gas liberado durante el proceso, no logra un aislamiento completo. Esto provoca que el vacío en el entorno sellado disminuya progresivamente, debilitando gradualmente la capacidad de enfriamiento del tubo.

El sistema de bombeo de vacío dinámico implica que, tras la fabricación y el conformado de la tubería, esta se somete a vacío en fábrica según el proceso de detección de fugas, pero no se sella al vacío antes de la entrega. Una vez finalizada la instalación en campo, las cámaras de vacío de todas las tuberías se conectan a una o más unidades mediante mangueras de acero inoxidable, y se utiliza una pequeña bomba de vacío específica para realizar el vacío en las tuberías en campo. Esta bomba especial cuenta con un sistema automático que monitoriza el vacío en todo momento y lo aplica según sea necesario. El sistema funciona las 24 horas del día.

La desventaja del sistema de bombeo de vacío dinámico es que el vacío debe mantenerse mediante electricidad.

La ventaja del sistema de bombeo de vacío dinámico radica en la gran estabilidad del grado de vacío. Se utiliza preferentemente en interiores y en proyectos que requieren un alto rendimiento de vacío.

Nuestro sistema dinámico de bombeo de vacío, una bomba de vacío especial integrada y móvil completa, garantiza que el equipo realice el vacío; su diseño conveniente y razonable asegura el efecto del vacío; y la calidad de los accesorios de vacío garantiza la calidad del vacío.

En el proyecto MBE, dado que el equipo se encuentra en una sala blanca y opera durante largos periodos, la mayor parte del sistema de tuberías con aislamiento al vacío está ubicada en el espacio cerrado entre las capas de la sala. Esto imposibilita el mantenimiento del sistema de tuberías mediante vacío en el futuro, lo que afectaría gravemente su funcionamiento a largo plazo. Por consiguiente, el proyecto MBE emplea casi en su totalidad un sistema de bombeo de vacío dinámico.

Sistema de alivio de presión

El sistema de alivio de presión de la línea principal incorpora un grupo de válvulas de seguridad. Este grupo de válvulas actúa como sistema de protección en caso de sobrepresión; la tubería VI no puede ajustarse durante su uso normal.

La válvula de seguridad es un componente clave para garantizar que el sistema de tuberías no sufra sobrepresión y funcione de forma segura, por lo que resulta esencial para su operación. Sin embargo, según la normativa, debe someterse a una revisión anual. Cuando se utiliza una válvula de seguridad y se mantiene una de repuesto, si se retira una, la otra permanece instalada en el sistema para garantizar su correcto funcionamiento.

El grupo de válvulas de seguridad incluye dos válvulas de seguridad DN15, una en funcionamiento y otra de reserva. En condiciones normales de operación, solo una de las válvulas está conectada al sistema de tuberías VI y funciona correctamente. La otra válvula está desconectada de la tubería interna y puede reemplazarse en cualquier momento. La conexión y el cierre de ambas válvulas se realizan mediante el interruptor de la válvula lateral.

El grupo de válvulas de seguridad está equipado con un manómetro para comprobar la presión del sistema de tuberías en cualquier momento.

El grupo de válvulas de seguridad está provisto de una válvula de descarga. Esta se puede utilizar para expulsar el aire de la tubería durante la purga y para descargar nitrógeno cuando el sistema de nitrógeno líquido está en funcionamiento.

Equipos criogénicos HL

HL Cryogenic Equipment, fundada en 1992, es una marca perteneciente a Chengdu Holy Cryogenic Equipment Company en China. HL Cryogenic Equipment se dedica al diseño y fabricación de sistemas de tuberías criogénicas con aislamiento de alto vacío y equipos auxiliares relacionados.

En el mundo actual, en constante evolución, ofrecer tecnología de vanguardia y, al mismo tiempo, maximizar el ahorro para nuestros clientes es un reto. Durante 30 años, HL Cryogenic Equipment Company ha estado profundamente involucrada en casi todos los ámbitos de aplicación de equipos criogénicos, acumulando una vasta experiencia y una gran fiabilidad. Nos esforzamos continuamente por estar a la vanguardia en todos los sectores, brindando a nuestros clientes soluciones innovadoras, prácticas y eficientes que les permiten ser más competitivos en el mercado.

For more information, please visit the official website www.hlcryo.com, or email to info@cdholy.com .