El helio es un elemento químico con el símbolo He y número atómico 2. Es un gas atmosférico raro, incoloro, insípido, insípido, no tóxico, no inflamable, sólo ligeramente soluble en agua. La concentración de helio en la atmósfera es de 5,24 x 10-4 por porcentaje en volumen. Tiene los puntos de ebullición y fusión más bajos de cualquier elemento y existe sólo como gas, excepto en condiciones extremadamente frías.

El helio se transporta principalmente en forma de helio gaseoso o líquido y se utiliza en reactores nucleares, semiconductores, láseres, bombillas, superconductividad, instrumentación, semiconductores y fibra óptica, criogénicos, resonancias magnéticas y laboratorios de investigación y desarrollo.

La fuente de frío de baja temperatura

El helio se utiliza como refrigerante criogénico para fuentes de enfriamiento criogénico, como imágenes por resonancia magnética (MRI), espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR), acelerador de partículas cuánticas superconductoras, el gran colisionador de hadrones, interferómetro (SQUID), resonancia de espín electrónico (ESR) y almacenamiento de energía magnética superconductora (SMES), generadores superconductores MHD, sensores superconductores, transmisión de energía, transporte maglev, espectrómetro de masas, imanes superconductores, separadores de campos magnéticos fuertes, imanes superconductores de campo anular para reactores de fusión y otras investigaciones criogénicas. El helio enfría imanes y materiales superconductores criogénicos hasta casi el cero absoluto, momento en el que la resistencia del superconductor cae repentinamente a cero. La bajísima resistencia de un superconductor crea un campo magnético más potente. En el caso de los equipos de resonancia magnética utilizados en hospitales, los campos magnéticos más fuertes producen más detalles en las imágenes radiográficas.

El helio se utiliza como superrefrigerante porque tiene los puntos de fusión y ebullición más bajos, no se solidifica a presión atmosférica y 0 K, y el helio es químicamente inerte, lo que hace casi imposible reaccionar con otras sustancias. Además, el helio se vuelve superfluido por debajo de 2,2 Kelvin. Hasta ahora, esta ultramovilidad única no se ha aprovechado en ninguna aplicación industrial. A temperaturas inferiores a 17 Kelvin, no existe sustituto para el helio como refrigerante en la fuente criogénica.

Aeronáutica y Astronáutica

El helio también se utiliza en globos y dirigibles. Como el helio es más ligero que el aire, los dirigibles y los globos se llenan de helio. El helio tiene la ventaja de no ser inflamable, aunque el hidrógeno flota más y tiene una menor tasa de escape de la membrana. Otro uso secundario es en la tecnología de cohetes, donde el helio se utiliza como medio de pérdida para desplazar el combustible y el oxidante en tanques de almacenamiento y condensar hidrógeno y oxígeno para producir combustible para cohetes. También podría usarse para eliminar combustible y oxidante de los equipos de apoyo terrestre antes del lanzamiento, y podría preenfriar el hidrógeno líquido en la nave espacial. En el cohete Saturn V utilizado en el programa Apolo, se necesitaron unos 370.000 metros cúbicos (13 millones de pies cúbicos) de helio para su lanzamiento.

Análisis de detección y detección de fugas en tuberías

Otro uso industrial del helio es la detección de fugas. La detección de fugas se utiliza para detectar fugas en sistemas que contienen líquidos y gases. Debido a que el helio se difunde a través de los sólidos tres veces más rápido que el aire, se utiliza como gas trazador para detectar fugas en equipos de alto vacío (como tanques criogénicos) y recipientes de alta presión. El objeto se coloca en una cámara, que luego se evacua y se llena con helio. Incluso con tasas de fuga tan bajas como 10-9 mbar·L/s (10-10 Pa·m3/s), el helio que se escapa a través de la fuga puede detectarse mediante un dispositivo sensible (un espectrómetro de masas de helio). El procedimiento de medición suele estar automatizado y se denomina prueba de integración de helio. Otro método más sencillo consiste en llenar el objeto en cuestión con helio y buscar fugas manualmente con un dispositivo portátil.

El helio se utiliza para la detección de fugas porque es la molécula más pequeña y es una molécula monoatómica, por lo que el helio se escapa fácilmente. Se introduce gas helio en el objeto durante la detección de fugas y, si se produce una fuga, el espectrómetro de masas de helio podrá detectar la ubicación de la fuga. El helio se puede utilizar para detectar fugas en cohetes, tanques de combustible, intercambiadores de calor, líneas de gas, productos electrónicos, tubos de TELEVISIÓN y otros componentes de fabricación. La detección de fugas con helio se utilizó por primera vez durante el proyecto Manhattan para detectar fugas en plantas de enriquecimiento de uranio. El helio para la detección de fugas se puede reemplazar con hidrógeno, nitrógeno o una mezcla de hidrógeno y nitrógeno.

Soldadura y trabajo de metales

El gas helio se utiliza como gas protector en la soldadura por arco y en la soldadura por arco de plasma debido a su mayor energía potencial de ionización que otros átomos. El gas helio alrededor de la soldadura evita que el metal se oxide en estado fundido. La alta energía potencial de ionización del helio permite la soldadura por arco de plasma de metales diferentes utilizados en la construcción, la construcción naval y la industria aeroespacial, como las aleaciones de titanio, circonio, magnesio y aluminio. Aunque el helio del gas protector puede sustituirse por argón o hidrógeno, algunos materiales (como el helio de titanio) no pueden sustituirse en la soldadura por arco de plasma. Porque el helio es el único gas seguro a altas temperaturas.

Una de las áreas de desarrollo más activas es la soldadura de acero inoxidable. El helio es un gas inerte, lo que significa que no sufre ninguna reacción química cuando se expone a otras sustancias. Esta característica es particularmente importante en los gases de protección de soldadura.

El helio también conduce bien el calor. Es por eso que se usa comúnmente en soldaduras donde se requiere un mayor aporte de calor para mejorar la humectabilidad de la soldadura. El helio también es útil para acelerar.

El helio suele mezclarse con argón en cantidades variables en la mezcla de gases protectores para aprovechar al máximo las buenas propiedades de ambos gases. El helio, por ejemplo, actúa como gas protector para ayudar a proporcionar modos de penetración más amplios y menos profundos durante la soldadura. Pero el helio no proporciona la limpieza que realiza el argón.

Como resultado, los fabricantes de metales suelen considerar mezclar argón con helio como parte de su proceso de trabajo. Para la soldadura por arco metálico con protección de gas, el helio puede comprender del 25 % al 75 % de la mezcla de gas en la mezcla de helio/argón. Al ajustar la composición de la mezcla de gas protector, el soldador puede influir en la distribución del calor de la soldadura, lo que a su vez afecta a la forma de la sección transversal del metal de soldadura y a la velocidad de soldadura.

Industria de semiconductores electrónicos

Como gas inerte, el helio es tan estable que apenas reacciona con otros elementos. Esta propiedad hace que se utilice como escudo en la soldadura por arco (para evitar la contaminación del oxígeno en el aire). El helio también tiene otras aplicaciones críticas, como la fabricación de semiconductores y fibras ópticas. Además, puede sustituir el nitrógeno en inmersiones profundas para evitar la formación de burbujas de nitrógeno en el torrente sanguíneo, previniendo así la enfermedad del buceo.

Volumen global de ventas de helio (2016-2027)

El mercado mundial del helio alcanzó los 1.825,37 millones de dólares en 2020 y se espera que alcance los 2.742,04 millones de dólares en 2027, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 5,65% (2021-2027). La industria tiene una gran incertidumbre en los próximos años. Los datos de pronóstico para 2021-2027 en este documento se basan en el desarrollo histórico de los últimos años, las opiniones de expertos de la industria y las opiniones de analistas en este documento.

La industria del helio está muy concentrada, se obtiene de recursos naturales y tiene fabricantes globales limitados, principalmente en Estados Unidos, Rusia, Qatar y Argelia. En el mundo, el sector de consumo se concentra en Estados Unidos, China, Europa, etc. Estados Unidos tiene una larga historia y una posición inquebrantable en la industria.

Muchas empresas tienen varias fábricas, pero normalmente no están cerca de sus mercados de consumo objetivo. Por tanto, el producto tiene un coste de transporte elevado.

Desde los primeros cinco años, la producción ha crecido muy lentamente. El helio es una fuente de energía no renovable y en los países productores existen políticas para garantizar su uso continuo. Algunos predicen que el helio se acabará en el futuro.

La industria tiene una alta proporción de importaciones y exportaciones. Casi todos los países utilizan helio, pero sólo unos pocos tienen reservas de helio.

El helio tiene una amplia gama de usos y estará disponible en cada vez más campos. Dada la escasez de recursos naturales, es probable que la demanda de helio aumente en el futuro, lo que requerirá alternativas adecuadas. Se espera que los precios del helio sigan aumentando de 2021 a 2026, de 13,53 dólares/m3 (2020) a 19,09 dólares/m3 (2027).

La industria se ve afectada por la economía y las políticas. A medida que la economía global se recupere, cada vez más personas están preocupadas por mejorar los estándares ambientales, especialmente en regiones subdesarrolladas con grandes poblaciones y rápido crecimiento económico, la demanda de helio aumentará.

En la actualidad, los principales fabricantes mundiales incluyen Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) y Gazprom (Ru), etc. En 2020, la participación de ventas de los 6 principales fabricantes superará el 74%. Se espera que la competencia en la industria se vuelva más intensa en los próximos años.

Equipo criogénico HL

Debido a la escasez de recursos de helio líquido y al aumento de su precio, es importante reducir la pérdida y recuperación de helio líquido en su proceso de uso y transporte.

HL Cryogenic Equipment, fundada en 1992, es una marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment está comprometido con el diseño y la fabricación de sistemas de tuberías criogénicas aisladas de alto vacío y equipos de soporte relacionados para satisfacer las diversas necesidades de los clientes. La tubería aislada al vacío y la manguera flexible están construidas con materiales aislados especiales de alto vacío y múltiples capas y pantallas múltiples, y pasan por una serie de tratamientos técnicos extremadamente estrictos y un tratamiento de alto vacío, que se utiliza para transferir oxígeno líquido y nitrógeno líquido. , argón líquido, hidrógeno líquido, helio líquido, gas etileno licuado LEG y gas natural licuado GNL.

La serie de productos de tubería con camisa de vacío, manguera con camisa de vacío, válvula con camisa de vacío y separador de fase de HL Cryogenic Equipment Company, que pasaron por una serie de tratamientos técnicos extremadamente estrictos, se utilizan para transferir oxígeno líquido, nitrógeno líquido, argón líquido, hidrógeno líquido, helio líquido, LEG y GNL, y estos productos reciben servicio para equipos criogénicos (por ejemplo, tanques criogénicos, dewars y cajas frías, etc.) en industrias de separación de aire, gases, aviación, electrónica, superconductores, chips, ensamblaje de automatización, alimentos y bebidas, farmacia, hospitales, biobancos, caucho, fabricación de nuevos materiales, ingeniería química, hierro y acero e investigación científica, etc.

HL Cryogenic Equipment Company se ha convertido en el proveedor calificado de Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani y Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang), etc.