El diseño y la fabricación 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 el transporte de nitrógeno líquido.

El proveedor deberá completar el diseño general del sistema de tuberías mediante diseñadores experimentados, de acuerdo con los planos, los parámetros del equipo, las condiciones del sitio, las 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 personal especializado del solicitante antes de la fabricación.

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

Tuberías VI

El tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido suele estar lejos del equipo de aplicación HASS o MBE. Si bien la tubería aislada al vacío ingresa al interior del edificio, es necesario evitarla considerando la distribución de las habitaciones y la ubicación de la tubería de campo y el conducto de aire. Por lo tanto, el transporte de nitrógeno líquido al equipo requiere 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 al vacío se genera una gran cantidad de nitrógeno durante el proceso. Si el nitrógeno no se descarga o su emisión es demasiado baja para cumplir con los requisitos, se produce resistencia al flujo de nitrógeno líquido, lo que resulta en una gran reducción del 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 una disminución de la calidad del producto.

Por lo tanto, es necesario calcular la cantidad de nitrógeno líquido que utiliza 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 VI 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 VI, incluyendo separador de fases, desgasificador, venteo automático de gas, válvula de cierre VI/criogénica (neumática), válvula reguladora de flujo neumática VI, válvula de retención VI/criogénica, filtro VI, válvula de alivio de seguridad, sistema de purga y bomba de vacío, etc.

Separador de fase especial MBE

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

1. Sensor de nivel de líquido y sistema de control automático de nivel de líquido, que se muestra de inmediato 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 flujo de entrada de líquido: dentro del separador de fases se encuentra un sistema de control de flotabilidad. Su función es ajustar automáticamente la cantidad de líquido que ingresa cuando el consumo de nitrógeno líquido aumenta o disminuye. Esto tiene la ventaja de reducir la fluctuación brusca de presión causada por la entrada de una gran cantidad de nitrógeno líquido al abrirse la válvula neumática de entrada y de evitar 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: Cuando el equipo pasa inicialmente por nitrógeno líquido o en circunstancias especiales, se produce un aumento en la gasificación del nitrógeno líquido, lo que genera 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 se dañe por una presión excesiva.

7. La caja de control eléctrico muestra en tiempo real el nivel de líquido y la presión, y permite ajustar la relación de control entre el nivel de líquido en el separador y el nitrógeno líquido. Asimismo, en caso de emergencia, el frenado manual del separador gas-líquido activa la válvula de control de líquido, garantizando la seguridad del personal y los equipos.

Desgasificador multinúcleo para aplicaciones HASS

El tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido al aire libre contiene una gran cantidad de nitrógeno debido a que se almacena y transporta a presión. En este sistema, la longitud de la tubería, la mayor cantidad de codos y la mayor resistencia provocan una gasificación parcial del nitrógeno líquido. Actualmente, el transporte de nitrógeno líquido mediante tuberías con aislamiento al vacío es la mejor opción, pero la fuga de calor es inevitable, lo que también conlleva una gasificación parcial. En resumen, el nitrógeno líquido contiene una gran cantidad de nitrógeno, lo que genera resistencia al flujo y, por consiguiente, un flujo irregular.

En los sistemas de escape de gases de escape instalados en tuberías con aislamiento al vacío, si no se cuenta con un dispositivo de escape o si el volumen de escape es insuficiente, se producirá resistencia al flujo de gas. Una vez que se genera 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 resistencia al gas. Además, cuenta con un volumen interno suficiente para funcionar como tanque de almacenamiento intermedio, satisfaciendo eficazmente las necesidades de flujo instantáneo máximo de la tubería de solución.

Estructura multicore patentada única, con una capacidad de extracción de gases más eficiente que la de nuestros otros tipos de separadores.

Como se mencionó en el artículo anterior, existen algunos aspectos que deben considerarse 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 de aislamiento al vacío estático y el sistema de bombeo de vacío dinámico.

El sistema de vacío estático (VI) implica que, tras la fabricación de cada tubería en la fábrica, se realiza un vacío hasta alcanzar el grado especificado en la unidad de bombeo y se sella. Durante la instalación y puesta en funcionamiento en obra, no es necesario volver a evacuar la tubería durante un cierto periodo de tiempo.

La principal ventaja del sistema de vacío estático reside en sus bajos costos de mantenimiento. Una vez que el sistema de tuberías está en funcionamiento, el mantenimiento se requiere varios años después. Este sistema de vacío es adecuado para sistemas que no requieren altos niveles de refrigeración y que disponen de espacios abiertos para el mantenimiento in situ.

La desventaja del sistema de vacío estático radica en que el vacío disminuye con el tiempo. Esto se debe a que todos los materiales liberan gases traza constantemente, lo cual está determinado por sus propiedades físicas. El material de la camisa del tubo de vacío puede reducir la cantidad de gas liberado durante el proceso, pero no puede aislarlo por completo. Esto provoca que el vacío del entorno sellado disminuya progresivamente, debilitando gradualmente la capacidad de enfriamiento del tubo de aislamiento al vacío.

El sistema de bombeo de vacío dinámico implica que, una vez fabricada y conformada la tubería, esta se somete a vacío en fábrica para detectar fugas, pero el vacío no se sella antes de la entrega. Tras la instalación en obra, las capas de vacío de todas las tuberías se conectan mediante mangueras de acero inoxidable, y se utiliza una pequeña bomba de vacío específica para realizar el vacío en las tuberías. Esta bomba de vacío 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 nivel de vacío. Se utiliza preferentemente en entornos interiores y en proyectos con requisitos de rendimiento de vacío muy exigentes.

Nuestro sistema dinámico de bombeo de vacío, con su bomba de vacío especial integrada y totalmente móvil, garantiza el vacío del equipo; su diseño práctico y razonable asegura la eficacia del vacío; y la calidad de sus accesorios garantiza la calidad del mismo.

En el proyecto MBE, debido a que el equipo se encuentra en una sala limpia y funciona durante largos periodos, la mayor parte del sistema de tuberías con aislamiento al vacío se ubica en el espacio cerrado entre las capas de la sala limpia. Esto imposibilita el mantenimiento al vacío del sistema de tuberías en el futuro, lo que tendría un impacto significativo en 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 adopta un grupo de válvulas de seguridad. El grupo de válvulas de seguridad se utiliza como sistema de protección de seguridad cuando hay sobrepresión y la tubería VI no se puede ajustar en condiciones normales de uso.

La válvula de seguridad es un componente clave para garantizar que el sistema de tuberías no sufra sobrepresión y que su funcionamiento sea seguro, por lo que resulta esencial para su operación. Sin embargo, según la normativa, la válvula de seguridad debe someterse a una revisión anual. Cuando se utiliza una válvula de seguridad y se dispone de otra, al retirar una, la otra permanece en el sistema de tuberías para garantizar el funcionamiento normal del mismo.

El grupo de válvulas de seguridad contiene 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 con normalidad. La otra válvula está desconectada de la tubería interna y puede sustituirse en cualquier momento. Ambas válvulas se conectan y desconectan 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 incluye una válvula de descarga. Esta se puede utilizar para descargar el aire de la tubería durante la purga y el nitrógeno cuando el sistema de nitrógeno líquido está en funcionamiento.

Equipos criogénicos HL

HL Cryogenic Equipment, fundada en 1992, es una marca afiliada a Chengdu Holy Cryogenic Equipment Company en China. HL Cryogenic Equipment se dedica al diseño y la fabricación de sistemas de tuberías criogénicas aisladas de alto vacío y equipos de soporte relacionados.

En el mundo actual, en constante evolución, ofrecer tecnología avanzada y maximizar el ahorro de costes para los clientes es un reto. Durante 30 años, HL Cryogenic Equipment Company ha profundizado en prácticamente todos los ámbitos de aplicación de equipos criogénicos e industria, acumulando una amplia experiencia y fiabilidad. Nos esforzamos continuamente por estar al día de los últimos avances en todos los sectores, proporcionando a nuestros clientes soluciones novedosas, 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 .