Testes em compressores de hélio
Para compressores de hélio atenderem aos requisitos do exigente de gás é necessário um teste completo. Muitos fabricantes aferem apenas uma taxa de fuga estática, submetendo o compressor a uma sobrepressão quando em parada. No entanto, isso não é suficiente para conseguir resultados de teste confiáveis e garantir a estanqueidade ao gás.
A Sauer Compressors desenvolveu um extenso procedimento de teste de 16 horas para seus compressores de hélio. O objetivo é o máximo de estanqueidade para a menor perda possível de hélio e mais alta pureza de gás possível. Em vez de usar ar para os testes, os compressores de hélio da Sauer são totalmente testados com o próprio gás. Primeiro, um teste de bolha é realizado para garantir que nenhum gás está saindo do compressor. Para isso, o compressor é sujeitado a uma sobrepressão e completamente imerso em água. Se um vazamento é detectado, pode ser localizado pelas bolhas de ar que emergem.
O compressor é então submetido a uma condição de vácuo com aumento gradual da pressão para garantir a proteção contra contaminantes externos. A Sauer Compressors é o único fabricante que utiliza um teste de queda de pressão em um ciclo de hélio hermeticamente selado, aferindo qualquer possível perda de hélio na pressão de operação, por exemplo, a 230 bar(g) (3340 psi). O resultado deste extensivo teste é um compressor de hélio com taxa de vazamento máximo de apenas 0,1 mbar x l/s.
O gás hélio é um recurso essencial para uso industrial. O gás tornou-se inestimável para detecção de vazamentos, resfriamento de ímãs e equipamentos médicos. Portanto, seu consumo está aumentando, e seu preço está subindo rapidamente. Para combater a iminente escassez, novos métodos de recuperação de hélio estão se tornando mais importante do que nunca, e os compressores especializados desempenham um papel neste processo.
Devido às suas propriedades, o hélio é usado em uma grande variedade de aplicações industriais. Com o menor ponto de ebulição de todos os gases, ele é usado em pesquisas criogênicas, como refrigerante para os ímãs encontrados nos equipamentos de tomografia computadorizada.
Por causa de seu pequeno diâmetro atômico, pode permear até as menores aberturas. Isto é o que faz do gás a escolha ideal para teste de vazamento. O fato de ser inerte e quase não reativo o torna extremamente versátil.
O hélio é uma alternativa superior ao óleo na têmpera de metal. O gás nobre previne a descoloração por oxidação. Elimina também a necessidade de limpeza subsequente em peças metálicas aumentando a eficiência e melhorando os tempos de ciclo.
Repensar é necessário
O hélio é normalmente derivado do gás natural, o qual contém baixas concentrações do gás. O aumento do preço do gás natural tem contribuído para o aumento do preço do hélio nos últimos anos. Dada a crescente escassez, é espera que essa progressão se mantenha, uma vez que não há alternativas viáveis para a produção do hélio. Isso necessita uma nova abordagem. Por um longo tempo, o hélio era simplesmente expelido para a atmosfera após servir o seu propósito. Hoje em dia há uma indústria procurando maneiras de recuperar e reutilizar esse precioso recurso.
Sistemas de recuperação especialmente projetados armazenam hélio em grandes balões após seu uso em testes de vazamento. Um compressor coleta e comprime o hélio a 200 bar (2900 psi). Nesse estado ele pode ser facilmente engarrafado e armazenado para usos posteriores.
Muitos fabricantes vendem compressores projetados para ar respirável, normalmente aplicados em atividades de mergulho, para comprimir hélio. Entretanto esses compressores não são projetados para atender os requerimentos do trabalho, eles não são suficientemente selados para prevenir o oneroso vazamento de hélio. Em complemento, com uma vida média de operação entre 200 e 1000 horas, compressores de ar respirável não são projetados para uso contínuo. Compressores de hélio atuais são projetados para operar até 7000 horas por ano.
Um gás especial pede meios especiais
As propriedades únicas que fazem o hélio ideal para aplicações técnicas são as mesmas propriedades que dificultam sua compressão. Por conta do baixo tamanho atômico e viscosidade válvulas e vedações especiais são necessárias em compressores de hélio. O uso de selantes adesivos também ajuda a prevenir vazamentos onerosos.
Compressores lubrificados por óleo tendem a ter vedações no eixo para prevenir vazamento de gás e óleo. O problema é que esse tipo de selagem provê apenas vedação em um sentido único. O risco de contaminação pelo ambiente externo permanece alto quando utilizado um compressor de ar padrão. Para contra atacar isso, compressores projetados para aplicação em hélio possuem selagem dupla. Dois selos opostos previnem vazamento de óleo e gás e mantém fora os contaminantes externos. Compressores de hélio são equipados com válvulas de segurança encapsuladas em cada estágio de compressão. Quando elas estão fechadas, o gás excedente não é expelido para a atmosfera, mas direcionado para câmara de escorva do compressor e então conectado as válvulas de segurança.
O separador de condensado em compressores de ar padrão prova outra dificuldade quando comprimindo hélio, porque não é apenas expelido condensado, mas também gás que precisa ser recuperado. Por essa razão, compressores de hélio possuem drenos de condensado que permitem a recirculação do gás.
Além do hélio, a recuperação de gases nobres com as mesmas características, como o argônio e neon, irá se tornar cada vez mais relevante nos próximos anos. Para garantir o uso econômico desses recursos compressores especialmente projetados permanecerão inestimáveis no longo prazo.
Com sede em Kiel, Alemanha, a Sauer Compressors foca no desenvolvimento, produção e comercialização compressores de média e alta pressão. Nossos compressores alternativos para ar, gases inertes e neutros atingem pressões de 20 a 500 bar (290 to 7250 psi).
Sobre o autor
Stelios Flessas é gerente técnico de vendas da Sauer Compressor em Kiel, Alemanha. Ele é formado em engenharia mecânica pela John Moores University em Liverpool, Reino Unido e possui 30 anos de experiência em vendas de sistemas engenheirados. Ao longo dos últimos 14 anos seu foco é o desenvolvimento de compressores de gás de alta pressão. Flessas é membro da Associação de Engenheiros Alemã – VDI