Válvulas para Hidrogênio
O hidrogênio é considerado um transportador de energia versátil do futuro que não emite gases de efeito estufa. Ao mesmo tempo, o hidrogênio exige muito das válvulas. O hidrogênio é o mais leve elemento da tabela periódica, tem alta densidade de energia gravimétrica e pode levar à fragilização do material sob certas condições. Os principais aspectos a serem considerados ao selecionar válvulas para uso em hidrogênio serão informados abaixo.
O hidrogênio não é apenas um elemento bem conhecido na tabela periódica, mas também um meio bem estabelecido em aplicações industriais. À medida que avançamos em direção a uma economia descarbonizada, tecnologias potencialmente verdes e neutras em termos de clima também estão se tornando economicamente cada vez mais atraentes. Grandes esperanças repousam no hidrogênio verde como um transportador de energia versátil que, nem durante a produção e nem em uso, emite gases de efeito estufa prejudiciais ao clima. O hidrogênio tem, assim, o potencial de fazer incursões em aplicações que até agora foram dominadas por combustíveis fósseis e que permanecerão comparativamente desafiadoras para eletrificar no futuro.
Para atingir as metas climáticas estabelecidas, não é apenas a demanda futura em novas aplicações, mas também a demanda atual no setor químico, refinarias e outras plantas industriais que devem ser atendidas com hidrogênio neutro para o clima.
Para este fim, uma área correspondentemente grande e neutra para o clima na cadeia de valor do hidrogênio será essencial, desde a produção, o armazenamento, o transporte até a utilização.
As tecnologias convencionais “cinzas”, por outro lado, podem reduzir significativamente suas emissões prejudiciais ao clima, capturando CO² e permanecendo relevantes para o crescimento do mercado de uma economia de hidrogênio.
Nós, Bermo – ARI Armaturen, como fabricantes de válvulas e com um amplo portfólio de válvulas para controle, isolamento, segurança e bloqueio de vapor, podemos fornecer soluções de válvulas para toda a cadeia de valor do hidrogênio.
Isso se aplica tanto ao hidrogênio diretamente quanto a outros meios, como refrigerantes, água desmineralizada, vapor saturado, oxigênio, óleos térmicos de transferência de calor, para citar apenas alguns. Para fabricantes de equipamentos, EPCs e operadores, é importante que as válvulas, tubulações e componentes da planta sejam resistentes a hidrogênio e, ao mesmo tempo, atender a uma série de outros requisitos padrões (PED, ATEX, ISO 15848 / TA Luft, etc.). Essas diretrizes e normas podem servir aos clientes como ponto de partida para especificações. Várias instituições e associações industriais estão atualmente trabalhando em um padrão específico para hidrogênio. Alguns fabricantes escolhem o termo “H2-ready” para anunciar válvulas adequadas ao uso em hidrogênio e emitem declarações em conformidade. Nós, Bermo – ARI-Armaturen, também temos muitos anos de experiência com aplicações de hidrogênio e temos o prazer em aconselhar na seleção e dimensionamento de válvulas.
Seleção de Válvulas para uso em Hidrogênio
Quais fatores devem ser levados em consideração ao selecionar as válvulas para uso em hidrogênio?
Como o mais leve de todos os elementos, o hidrogênio é altamente difusivo: átomos de hidrogênio podem se difundir através da rede cristalina do aço e ser uma causa de fragilização de material. Com dureza elevada, os aços carbono demonstraram ser particularmente suscetíveis a isso e, portanto, não são recomendados. O aço inoxidável austenítico, como os usados pela Bermo – ARI-Armaturen, por outro lado, são comprovadamente materiais adequados. Exemplos: 1,4408 (CF8M) e 1.4581 (CF10M) como materiais fundidos ou 1.4404 (316L) e 1.4571 (316Ti) para os internos. No entanto, especialmente em altas temperaturas, a seleção do material precisa ser adaptada às condições de operação e projeto.
Como o hidrogênio é altamente volátil, aplicam-se requisitos muito rigorosos à estanqueidade interna e, mais ainda, à externa.
A estanqueidade interna das válvulas globo com sede metálica é alcançada devido ao “cut effect” (vedação de contato da linha da válvula cônica bujão no anel da sede), o que garante que a válvula feche bem, mesmo quando apenas pouca força é aplicada devido à pressão de contato muito alta.
Confirmamos a estanqueidade interna testando de acordo com a norma EN 12266, taxa de vazamento. Testamos de acordo com outros padrões como, API 598, a pedido do cliente. Além de ar/nitrogênio, esses testes também podem ser realizados com hélio ou, em consulta com o cliente, gás de formação como teste fluido. A estanqueidade externa é garantida por vedações que foram experimentados e testados ao longo de muitos anos e são certificados de acordo com ISO 15848, respectivamente TA Luft. Particularmente para vedação da haste, a Bermo – ARI-Armaturen, oferece um abrangente portfólio de tecnologias de vedação de fole, devido ao atendimento a uma ampla gama de indústrias. Os foles de parede dupla usados são projetados para até 100.000 ciclos duplos, dependendo da série.
As soluções personalizadas de foles isentos de manutenção são, por exemplo, equipadas com foles reforçados soldados na parte superior do corpo ou com cobertura de fole para maior resistência a golpes de aríete.
Oferecemos adicionalmente uma gaxeta TA Luft com vedação de gaxeta com mola para vários tipos de válvulas e para garantir a estanqueidade externa ideal.
Ao olhar para a válvula como um todo, é importante não esquecermos a vedação do castelo e da tampa. Os selos de grafite de última geração são usados em padrões e os selos especialmente certificados para hidrogênio são opcionalmente empregados em consulta com os clientes.
Para a conexão com a tubulação e, portanto, também para minimizar as emissões, nós temos uma variedade de soluções disponíveis, como por exemplo, os flanges B1 padrão de acordo com o PT 1092 ou opcionalmente como macho e fêmea, junta tipo anel, etc., bem como, para muitas válvulas com extremidades soldadas. Duplo flange com solda de topo e conexões tipo lug, tomando o processo de tripla excentricidade como exemplo.
Válvulas Triexcêntricas
O que se entende por “offset” e quais são as vantagens de um projeto de tripla excentricidade?
O eixo rotativo do disco é deslocado tanto da linha central da sede do disco quanto da vedação do corpo (primeiro deslocamento) e da linha central do tubo (segundo deslocamento).
Com válvulas triexcêntricas, o eixo de rotação do assento também é disposto assimetricamente ao eixo do tubo (terceiro deslocamento). Este terceiro deslocamento e, no caso da ZETRIX, a geometria otimizada, resulta na força máxima de fechamento com gasto mínimo de energia. Além disso, executando uma operação sem atrito no movimento giratório do assento, o anel de vedação permite uma vida útil significativamente maior sem vazamento.
Em outras palavras, as válvulas biexcêntricas atendem ao segmento básico, ou seja, aplicações onde o uso de válvulas centralizadas e seladas de válvulas borboleta é limitada. Válvulas triexcêntricas, como ZETRIX, são ideais sempre que um processo de fechamento sem atrito, longa vida útil e processos de produção ininterruptos, são obrigatórios.
Aplicações de Hidrogênio
Usando energia elétrica, a água é dividida em seus dois componentes: hidrogênio e oxigênio. Para se falar de hidrogênio “verde”, a eletricidade deve vir de fontes renováveis. Os requisitos da válvula nessas plantas são tão variados quanto os meios usados - principalmente água de processo no lado do reagente e hidrogênio e oxigênio no lado do produto. O sistema é resfriado através de um circuito de refrigeração adicional. Além das válvulas de bloqueio com foles, válvulas de corte ou borboleta descritas acima, que são usados em todos os meios, as válvulas de retenção também são necessárias juntamente com as válvulas de segurança para proteção contra sobrepressão e válvulas de controle para regulagem.
As válvulas de controle com vedação de haste de fole de aço inoxidável são adequadas para regular aplicações onde o hidrogênio é o meio. As válvulas para uso em oxigênio devem ser especialmente limpas de graxa e óleo, em seguida, equipadas com vedações com certificação BAM e testadas. Para resfriamento e água de processo, o selo EPDM é geralmente usado como vedação de haste. Seja elétrica ou pneumática, atuadores são usados dependendo da operação disponível de energia, quaisquer funções de segurança necessárias e inúmeros outros critérios.
