¿Cómo funciona un tanque criogénico?: Proceso paso a paso

El almacenamiento de gases en -150°C La criogenia es un aspecto crucial para la industria del GNL, el hidrógeno y los gases medicinales. Esto se logra mediante el uso de tanques criogénicos, que son eficientes y seguros. Para fabricantes, proveedores y procesadores químicos, es fundamental comprender su funcionamiento para tomar decisiones informadas. Este artículo explicará paso a paso el principio de funcionamiento de los tanques criogénicos, lo que permitirá su aplicación práctica en la industria.

¿Qué es un tanque criogénico?

Un tanque criogénico es un recipiente a presión que está aislado al vacío y contiene gases licuados a temperaturas extremadamente bajas. Contiene gases como oxígeno líquido, nitrógeno, argón, hidrógeno y GNL en líquidos que están por debajo -150 °C. Para evitar que el tanque se caliente rápidamente, está diseñado con una construcción de doble pared y aislamiento térmico para garantizar que la evaporación no sea rápida.

Componentes clave de un tanque criogénico

El tanque criogénico iEstá compuesto por cuatro partes principales que garantizan la seguridad en el almacenamiento y transporte de gases líquidos.

·Vaso interno

Este es el buque principal que transporta líquidos criogénicos. Suele estar construida con materiales resistentes a la fragilización por bajas temperaturas, como el acero inoxidable (por ejemplo, 304L para LN2, LO2, LAr) o aleaciones especiales como el acero al níquel 9% para GNL. Está sometido a una alta presión interna y mantiene su estructura.

· Recipiente exterior/exterior

Este es el recipiente exterior que recubre el recipiente interior y le proporciona resistencia mecánica. Normalmente está fabricado de acero al carbono o inoxidable. Además, refuerza las cargas externas y la capa de aislamiento al vacío.

· Capa de aislamiento al vacío

Este dispositivo se coloca entre los recipientes interior y exterior para minimizar la transferencia de calor. Crea un entorno de vacío junto con materiales aislantes como perlita o una cubierta reflectante multicapa. Esto minimiza la evaporación y preserva las temperaturas criogénicas.

· Dispositivos de control de presión y seguridad

Estos dispositivos controlan la presión interna y evitan sobrepresiones peligrosas. Incorporan válvulas de alivio de presión, válvulas de alivio de vacío, discos de ruptura y sistemas de acumulación de presión para garantizar un funcionamiento seguro.

Componente	Diferencia clave
Vaso interno	Expuesto directamente a temperaturas ultrabajas.
Vaso exterior	Maneja cargas externas y protección
Capa de aislamiento al vacío	Evita la evaporación y el aumento de temperatura.
Dispositivos de control de presión y seguridad	Protege contra eventos de sobrepresión

Cómo funcionan los tanques criogénicos: Proceso paso a paso

Paso 1: Preparativos preoperatorios

Revise las paredes, válvulas, manómetros y tuberías de los tanques, comprobando si presentan daños, fugas o corrosión. Asegúrese de que todos los dispositivos de seguridad funcionen correctamente y estén conectados a los sistemas de suministro. Antes de iniciar los procesos de enfriamiento y llenado, purgue el aire y la humedad con gas inerte.

Paso 2: Preenfriamiento del tanque

Añada vapor frío o pequeñas cantidades de líquido criogénico para reducir ligeramente la temperatura del tanque. Esto previene el estrés térmico y los daños al material. Antes del llenado principal, asegúrese de que la temperatura sea uniforme.

Paso 3: Llenar el tanque

Vierta gradualmente el líquido criogénico en el tanque para evitar un choque térmico brusco. Mida constantemente la presión y el nivel del líquido durante el llenado.

Paso 4: Mantener una temperatura ultrabaja en el interior.

Utilice aislamiento al vacío y barreras reflectantes para minimizar la transferencia de calor. Esto mantiene el líquido congelado y la temperatura en el punto de diseño. Verifique el vacío y la integridad del aislamiento.

Paso 5: Evaporación y gestión de gases

La entrada de calor produce bajas cantidades de gases de evaporación. El gas de evaporación (BOG) se gestiona mediante líneas de ventilación, sistemas de relicuefacción o circuitos de acumulación de presión para ser ventilado, recuperado o utilizado de forma segura como combustible/producto..

Paso 6: Descarga de líquido o gas

Disponer de salidas de líquido o vapor abiertas hacia los sistemas de procesamiento del producto. Transformar el líquido al estado gaseoso necesario para su uso final mediante un vaporizador o generadores de presión. Garantizar caudales controlados.

Paso 7: Apagado y mantenimiento

No abra las válvulas de suministro ni de descarga. Señalice y libere los gases residuales. Realice una comprobación de la camisa de vacío, una comprobación de las válvulas y el mantenimiento preventivo programado antes de iniciar la siguiente operación.

Protocolos de seguridad y mejores prácticas

· Protocolos de seguridad personal y del lugar de trabajo

Los EPI (equipos de protección individual), como guantes aislantes y protectores faciales, así como trajes resistentes al frío, deben ser el equipo criogénico que los operarios deben usar. Asegúrese de que los espacios de trabajo estén ventilados para evitar el riesgo de asfixia. y desplazamiento de oxígeno. No se deben permitir fuentes de ignición cerca de sustancias criogénicas inflamables como GNL o hidrógeno. Realice la capacitación de seguridad requerida sobre riesgos y emergencias criogénicas.

· Sistemas de alivio de presión de emergencia

Instale discos de ruptura y válvulas de alivio de presión de todos los tamaños en todas las áreas criogénicas. Calibre periódicamente los equipos de alivio de presión de prueba y conserve los registros de calibración. No desactive ni altere los equipos de alivio. Instale rutas de desbordamiento de emergencia y pozos donde puedan acumularse los volúmenes de líquido atrapado.

·Detección y mitigación de fugas

La detección temprana de fugas de gases o líquidos se logra mediante sensores fijos o portátiles. Se deben revisar las válvulas, bridas y conexiones con equipos de detección de gases traza y sensores ópticos. Las fugas deben aislarse y sellarse de inmediato con sellos criogénicos o piezas de repuesto. El diseño incluye tuberías de alivio que detectan las fugas y las dirigen a lugares seguros.

· Mantenimiento rutinario

Es necesario realizar comprobaciones periódicas de las cubiertas aislantes, la integridad del vacío, las válvulas y los sensores. Calibrar las escalas de nivel y presión a intervalos regulares. Registrar todos los procesos de mantenimiento y las fallas para garantizar el cumplimiento normativo y el seguimiento de las tendencias. La corrosión o el desgaste mecánico deben abordarse a tiempo para evitar fallas.

Preguntas frecuentes

¿Qué gases se almacenan habitualmente en tanques criogénicos?

Las reservas más comunes incluyen oxígeno líquido, nitrógeno, argón, hidrógeno, helio y GNL.

¿Cómo evitan los tanques criogénicos la acumulación excesiva de presión?

Las válvulas de alivio de presión, los discos de ruptura y los sistemas de acumulación de presión garantizan una presión interna segura.

¿Pueden los tanques criogénicos tener fugas de líquido a temperatura ambiente?

No, el aislamiento al vacío no permite un rápido aumento de la temperatura, pero un mal sellado puede provocar fugas localizadas.

¿Los tanques criogénicos requieren una monitorización constante?

Sí, los sensores de nivel, presión y temperatura garantizan un funcionamiento seguro y evitan los riesgos de ebullición.

¿Pueden los tanques criogénicos almacenar materiales peligrosos de forma segura?

Sí, siempre y cuando los depósitos sean compatibles en cuanto a material, aislamiento y alivio de presión.

¿Los tanques criogénicos son lo mismo que los frascos Dewar?

No, los termos Dewar son pequeños, portátiles y de baja capacidad. Los tanques criogénicos industriales son de alta capacidad y están aislados térmicamente.

¿Es posible convertir intencionadamente los líquidos criogénicos en gas dentro del tanque?

Sí, mediante unidades de generación de presión y vaporizadores, es posible transformar intencionadamente un líquido en gas.

¿Qué diferencia a los tanques criogénicos fijos de los de transporte?

Los tanques fijos, que son estacionarios, tienen mayor capacidad, mientras que los tanques de transporte son móviles y tienen estructuras reforzadas.

¿Se pueden automatizar los tanques criogénicos?

Sí, se puede llenar, vaciar y la presión se puede gestionar automáticamente con la ayuda de sensores, válvulas y sistemas de control.

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