Compressori ad hoc per il recupero dell’elio
La scarsità di risorse richiede nuovi approcci per il recupero dell’elio, gas nobile che ha importanti applicazioni industriali. Per far fronte alla scarsità di elio e all’aumento dei costi, i metodi di recupero di questo prezioso gas acquistano crescente importanza. L’impiego di compressori specifici ha un ruolo determinante.
L’elio è una materia prima essenziale per l’industria. In particolare, questo gas nobile è indispensabile per rilevare e individuare perdite, per il raffreddamento nella lavorazione dell’acciaio e per le apparecchiature medicali. Il consumo e i prezzi registrano di conseguenza rapidi incrementi. Cresce quindi l’importanza di applicare metodi di recupero di questo prezioso gas In tale contesto l’impiego di compressori specifici è fondamentale.
Un gas nobile con applicazioni industriali
Date le sue proprietà caratteristiche, l’elio è adatto per numerosi impieghi in ambito industriale. L’elio presenta il più basso punto di ebollizione tra tutti i gas, ossia -269 °C, e viene pertanto utilizzato in criogenia, per esempio allo scopo di raffreddare i superconduttori presenti nei tomografi.
Grazie al ridotto diametro dell’atomo di elio, questo gas è particolarmente fluido e dunque in grado di penetrare anche attraverso aperture di minime dimensioni, ragione per cui questo gas nobile è predestinato all’impiego nelle prove di tenuta stagna. L’elio è chimicamente inerte e pertanto molto versatile nell’utilizzo.
Costituisce inoltre un’alternativa più efficace alla tempra a olio, e in tal senso trova impiego specialmente nella lavorazione dei metalli. Questo gas nobile previene la formazione di aloni da ossidazione; inoltre, se impiegato, evita la pulizia dei pezzi lavorati a fine processo, altrimenti necessaria, con conseguente incremento dell’efficienza e miglioramento dei tempi ciclo.
È necessario cambiare approccio
L’elio è ricavato prevalentemente dal metano, che lo contiene in concentrazione minima. Parallelamente all’incremento dei prezzi del metano dall’inizio del nuovo secolo è decuplicato anche il valore dell’elio. Data la crescente scarsità di risorse si può presumere trattarsi di un andamento dei prezzi costante, in quanto attualmente non esistono metodi alternativi per la produzione di elio che siano economicamente sostenibili. Per questo è necessario pensare a un nuovo approccio. L’elio per lungo tempo è stato scaricato nell’aria, ad esempio dopo essere stato impiegato come gas tracciante. Al giorno d’oggi un intero ramo dell’industria studia le possibilità di riutilizzo di questa materia prima preziosa.
Impianti di recupero dedicati provvedono a raccogliere l’elio, successivamente all’impiego in appositi palloni di raccolta, che sono dotati di elevata capacità. A seguire un compressore aspira il gas immagazzinato comprimendolo a 200 bar. In questo stato è possibile travasare l’elio in bombole e stoccarlo in attesa di nuovi impieghi futuri.
I compressori per aria respirabile non soddisfano i requisiti
Molti produttori forniscono compressori per aria respirabile, utilizzati ad esempio nelle attrezzature da immersione, da destinare alla compressione dell’elio. Tali dispositivi tuttavia non sono progettati per soddisfare gli specifici requisiti dell’elio; inoltre la loro tenuta stagna verso l’esterno è insufficiente, per cui causano perdite di questo gas molto costoso. Oltretutto, il ciclo vita dei compressori per aria respirabile, pari a circa 200-1000 ore, non è pensato per l’impiego continuativo. Come dato di confronto: gli specifici compressori per elio sono dimensionati per garantire fino a 7000 ore di funzionamento l’anno.
Caratteristiche particolari richiedono misure adeguate
Le particolari caratteristiche per le quali l’elio è apprezzato in ambito tecnico ne rendono al contempo difficoltosa la compressione. Trattandosi di un gas molto rarefatto, è fondamentale ricorrere a speciali valvole e sigillanti al fine di evitare costose perdite. La sigillatura va effettuata con estrema cura.
In particolare, i compressori lubrificati a olio impiegano anelli di tenuta per l’albero pensati per impedire la fuoriuscita di olio e gas. Il problema: gli anelli sigillano in un solo verso. Il rischio di contaminazione dall’esterno, pertanto, con i compressori standard rimane elevato. Allo scopo di prevenire tale contaminazione, i compressori appositamente sviluppati per le applicazioni dell’elio presentano una doppia guarnizione. I due anelli per albero posti l’uno di fronte all’altro impediscono sia la fuoriuscita di olio e gas che la penetrazione di impurità dall’esterno.
I compressori per elio sono inoltre dotati di valvole di sicurezza incapsulate poste in corrispondenza dei singoli stadi di compressione e collegate al vano di aspirazione. Quando le valvole di sicurezza si aprono, il gas in eccesso non viene espulso nell’ambiente circostante, bensì nuovamente convogliato nel vano di aspirazione.
Un’ulteriore difficoltà nell’impiego dei compressori convenzionali è data dal separatore di condensa, che oltre alla condensa espelle anche gas che successivamente va reimmesso. I compressori modificati per l’impiego di elio sono dotati pertanto di un espulsore di condensa che provvede a rimettere in circolo il gas.
Speciale procedura di collaudo per compressori di elio
Per garantire che i compressori per elio soddisfino i requisiti specifici di questo gas sono necessarie procedure di collaudo molto accurate. Molti produttori misurano a scopo di test solamenteil tasso di perdita statico generando sovrappressione con il compressore fermo. Questo metodo nella maggior parte dei casi è tuttavia insufficiente a ottenere risultati di collaudo affidabili.
Sauer Compressors, azienda con sede nella città di Kiel, sottopone i compressori appositamente sviluppati per l’elio a una procedura di collaudo della durata di 16 ore, che per questo settore industriale è del tutto eccezionale. L’obiettivo: massima tenuta stagna a fronte di perdite minime, e purezza assoluta di questo prezioso gas. Sauer collauda i compressori per elio con lo stesso gas nobile anziché con l’aria. Il controllo del compressore prevede dapprima il test di tenuta stagna verso l’esterno, rilevando la presenza di bolle. A tale scopo il compressore viene sottoposto a sovrappressione e immerso interamente in acqua. È così possibile individuare l’eventuale presenza di perdite in determinati punti.
Per verificare la tenuta stagna e l’immunità da contaminazione esterna il compressore è sottoposto a una prova di incremento pressione sotto vuoto. Sauer Compressors è l’unico tra i produttori presenti sul mercato a collaudare i compressori per elio con una prova di sovrappressione in un circuito di elio ermeticamente chiuso, misurando l’eventuale caduta di pressione con il compressore funzionante alla pressione finale di mandata, per esempio a 230 barg. Ne risultano compressori per elio con un tasso di perdita minimo, pari a max. 0,1 mbar x l/s.
Un impiego sostenibile delle risorse
Nei prossimi anni acquisterà crescente importanza anche il recupero di altri gas nobili dalle proprietà analoghe all’elio, tra cui l’argon e il neon. Nell’ottica di un impiego delle materie prime preziose, sostenibile sia dal punto di vista economico che delle risorse, anche sul lungo termine saranno indispensabili soluzioni per compressori ad hoc.
Un riferimento nelle tecnologie ad aria compressa
Sauer Compressors è un gruppo industriale tedesco di medie dimensioni composto da dodici società internazionali. L’azienda vanta più di 130 anni di storia e oltre 80 anni di esperienza nel campo della tecnologia ad aria compressa. L’attività è incentrata su sviluppo, produzione e vendita di compressori a media e alta pressione per applicazioni nel settore marino, navale, offshore e industriale. I moderni compressori a pistone per la compressione di aria e gas neutri o inerti raggiungono valori di pressione da 20 a 500 bar.
Sauer Compressors offre soluzioni specifiche in funzione dell’ambito di applicazione e delle esigenze di singoli clienti, OEM e aziende operanti a livello internazionale. Grazie alla rete globale di rappresentanze e partner, Sauer garantisce presenza costante, vicina al cliente. Integrando la gamma di compressori con accessori di qualità, servizi di engineering, montaggio e programmi di manutenzione, Sauer offre un ampio ventaglio di prestazioni – dalle soluzioni sistemiche complete ai moduli ad aria compressa agli impianti finiti chiavi in mano.
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