Principais usos de tanques criogênicos na indústria e no dia a dia

Tanques criogênicos podem remeter a um laboratório futurista de ficção científica, mas são utilizados em diversos setores atualmente e até mesmo no seu dia a dia. Para tomar uma decisão consciente sobre o uso dessa tecnologia em sua empresa ou projeto, é fundamental conhecer suas principais aplicações. Veja a seguir:

Principais usos industriais de tanques criogênicos

Indústria de Energia e Combustíveis

A busca por soluções energéticas sustentáveis e eficientes depende fortemente da tecnologia criogênica.

Armazenamento e transporte de GNL

O GNL (Gás Natural Liquefeito) é gás natural resfriado a -162°C (-260°F), o que o torna 600 vezes menor. Isso possibilita o transporte de produtos por longas distâncias de forma acessível, utilizando meios especiais. tanques criogênicos em navios e caminhões, e para armazená-los com segurança nos portos para importação e exportação. É uma parte importante do setor energético mundial.

Hidrogênio líquido para energia limpa 

O hidrogênio é um combustível essencial com zero emissão de carbono, geralmente armazenado e transportado em estado líquido a -253 °C. Para veículos movidos a células de combustível de hidrogênio e projetos de energia limpa em larga escala, tanques de armazenamento criogênico são imprescindíveis. Nesse contexto, a engenharia de materiais de alta qualidade é crucial.

Armazenamento de energia criogênica (CES)

Nessa tecnologia de ponta, utiliza-se nitrogênio líquido ou ar. O ar em um tanque criogênico é transformado em líquido por meio de eletricidade. Quando há necessidade de energia, o líquido se transforma rapidamente em vapor, que aciona uma turbina e gera eletricidade. Isso ajuda a manter o equilíbrio da demanda da rede elétrica.

Saúde e Pesquisa Médica

Na área da saúde, precisão e confiabilidade são imprescindíveis, tornando os tanques criogênicos indispensáveis.

Preservação de Amostras Biológicas

Tanques de armazenamento de nitrogênio líquido, também chamados de "Dewars", mantêm células, órgãos, DNA e células-tronco congelados a -196°C em laboratórios de pesquisa, biobancos e hospitais. Toda a atividade biológica é interrompida, possibilitando, a longo prazo, avanços médicos significativos.

Cadeias de frio para órgãos e vacinas

O transporte em temperaturas ultracongelantes é necessário para órgãos de transplante e algumas vacinas, como a Vacina contra COVID-19 da Pfizer. Os invólucros criogênicos portáteis mantêm esses materiais importantes estáveis a temperaturas muito baixas, garantindo seu bom funcionamento desde a produção até o uso.

Gases medicinais (oxigênio, óxido nitroso)

Para auxiliar na respiração dos pacientes, grandes hospitais geralmente possuem tanques criogênicos de oxigênio líquido no local, que transformam o oxigênio líquido em gás. Essa é uma forma melhor e mais confiável de fornecer oxigênio do que cilindros de alta pressão.

Fabricação e Processamento Industrial

Desde a conformação de metais até a criação de produtos do dia a dia, os tanques criogênicos alimentam processos industriais essenciais.

Processamento e soldagem de metais                         

O argônio e o nitrogênio líquidos são dois gases industriais importantes usados como gases de proteção na soldagem MIG e Soldagem TIG. Eles impedem a ferrugem e tornam a solda limpa e resistente. Também são usados para fabricar objetos de metal e para tratar metais com calor.

Resfriamento de ferramentas e reforço de materiais

Ao resfriar ferramentas ou peças a temperaturas muito baixas, o tratamento criogênico de metais pode torná-las mais resistentes ao desgaste e prolongar sua vida útil. Para esse processo, os sistemas de resfriamento criogênico precisam ser extremamente precisos.

Fornecimento de gás industrial

Grandes quantidades de oxigênio, nitrogênio e argônio líquidos são frequentemente entregues a fábricas e armazenadas em tanques criogênicos no local. Por exemplo, esses gases são usados para fabricar produtos químicos., fundição de aço inoxidável, e ambientes controlados para fábricas.

Eletrônica e Pesquisa Científica

A expansão dos limites da tecnologia e do conhecimento depende de condições criogênicas.

Fabricação de semicondutores

Gases ultrapuros e condições controladas são necessários para a fabricação de wafers de silício e microchips. Durante etapas importantes da produção, o nitrogênio líquido é usado para resfriar os componentes e criar atmosferas inertes.

Pesquisa Criogênica (Física e Espaço)

Os supercondutores só funcionam a temperaturas muito baixas porque não possuem resistência elétrica. Dispositivos de refrigeração criogênica são importantes para pesquisas em computação quântica e aceleradores de partículas como o LHC. Esses tanques também são usados para testar componentes de satélites em modelos espaciais.

Propulsão Aeroespacial

Os foguetes usam oxigênio e hidrogênio líquidos como propelentes porque são fortes e eficazes. Os veículos de lançamento precisam de enormes tanques que armazenam combustíveis frios até que possam ser acesos.

Indústria de Alimentos e Bebidas

A criogenia ajuda a levar os alimentos do campo à sua mesa mais rapidamente e com maior frescor.

Congelamento criogênico

Ao usar nitrogênio líquido ou dióxido de carbono, você pode congelar alimentos muito rapidamente. Esse resfriamento rápido preserva a estrutura celular, a textura, o sabor e o valor nutricional dos alimentos por muito mais tempo do que o normal, pois impede a formação de cristais de gelo.

Logística da Cadeia de Frio

O nitrogênio líquido é usado em embalagens para transporte, mantendo itens caros como frutos do mar e sorvetes em temperaturas muito baixas, preservando a qualidade durante o transporte. Em nossa página sobre tanques de armazenamento, você encontra mais informações sobre métodos de armazenamento em fábricas.

Usos do dia a dia e para o consumidor

Além da indústria pesada, a criogenia influencia nosso cotidiano de maneiras surpreendentes.

Serviços de Gás Especializado

Cilindros de hélio para balões e festas

Muitas vezes, os fornecedores de gás possuem grandes sistemas de armazenamento de hélio líquido, de onde vem o hélio usado nos balões de festa.

Serviços de Crioterapia e Bem-Estar

Câmaras de terapia criogênica: O nitrogênio líquido vaporizado é usado em câmaras de crioterapia de corpo inteiro para criar ambientes ultragelados de curta duração. Essa é uma tendência crescente na área da saúde para recuperação esportiva e redução da inflamação.

Reprodução de animais de estimação/animais e uso veterinário

Nitrogênio líquido para armazenamento de sêmen e embriões

Tanques criogênicos e tanques de condensado São utilizadas na pecuária e na medicina veterinária para proteger o material genético de animais valiosos. Isso facilita os programas de reprodução em todo o mundo.

Pesquisa Climática e Tecnologia Ambiental

Materiais criogênicos na captura e armazenamento de carbono (CCS)

Algumas das tecnologias de CCS mais recentes utilizam destilação criogênica para separar o CO2 das emissões industriais e transformá-lo em líquido. Isso facilita o armazenamento e o transporte subterrâneo. O uso dessa nova e importante tecnologia para combater as mudanças climáticas está crescendo.

Comparação de aplicações comuns de armazenamento criogênico

Aplicativo	Armazenamento primário de gás/líquido	Faixa de temperatura típica	Considerações importantes sobre o tanque
Transporte de GNL	Gás Natural Liquefeito (GNL)	-162°C (-260°F)	De grande porte e durável, para transporte rodoviário/marítimo.
Fornecimento de oxigênio medicinal	Oxigênio Líquido (LOX)	-183°C (-297°F)	Isolamento a vácuo confiável e de alta pureza
Armazenamento biológico	Nitrogênio líquido (LN2)	-196°C (-321°F)	Tempo de retenção prolongado, design Dewar vertical
Congelamento de alimentos	Nitrogênio líquido (LN2)	-196°C (-321°F)	Integração do sistema de entrega, segurança
Fornecimento de gás para soldagem	Argônio líquido (LAr)	-186°C (-303°F)	Sistema de vaporização e armazenamento a granel no local
Abastecimento aeroespacial	Hidrogênio líquido (LH2)	-253°C (-423°F)	Isolamento extremo, materiais para temperaturas ultrabaixas

Perguntas frequentes

Para que serve um tanque de água fria?

Para usos científicos, médicos e industriais, armazena e movimenta gases líquidos com segurança a temperaturas muito baixas (geralmente abaixo de -150°C).

Qual a temperatura mínima que os tanques criogênicos mantêm os materiais?

Diferentes substâncias têm temperaturas diferentes, como o GNL (-162°C), o nitrogênio líquido (-196°C), o oxigênio líquido (-183°C) e o hidrogênio líquido (-253°C).

Os tanques criogênicos são perigosos?

Eles são projetados para serem muito seguros, mas trabalham com produtos químicos perigosos. Há riscos de congelamento, asfixia e acúmulo de pressão. Para operá-los, é preciso seguir regras e protocolos rigorosos.

Como os tanques de água fria ajudam no dia a dia?

Sim. Eles tornam tudo possível, desde o oxigênio nos hospitais até o gás no seu fogão, passando pelos alimentos congelados no supermercado e pela tecnologia no seu celular.

Que gases são armazenados em tanques criogênicos?

Nitrogênio, oxigênio, argônio, metano (GNL), hidrogênio, hélio e dióxido de carbono são gases comuns.

O que impede a entrada de calor em um tanque frio?

A principal barreira é uma jaqueta com isolamento a vácuo, semelhante a uma super garrafa térmica. Frequentemente, há uma blindagem contra radiação multicamadas (MLI) dentro da área de vácuo para impedir a transferência de calor.

É provável que tanques de refrigeração vazem ou quebrem?

Sistemas de segurança e um projeto robusto tornam as falhas raras para implosões de tanques, Mas podem acontecer. A perda de vácuo acelera a evaporação, a ativação da válvula de alívio de pressão e a ruptura mecânica são exemplos. Inspeções e manutenções regulares são necessárias.

Tanques criogênicos da KDM Steel

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