Principais Fatores a Considerar ao Escolher Válvulas para Hidrogênio

Válvulas de Alto Desempenho para Hidrogênio: O Que Procurar ao Fazer uma Seleção

Chuck Hayes, Engenheiro Principal de Aplicações para Energia Limpa, Swagelok

O combustível de hidrogênio está crescendo rapidamente como uma solução de mobilidade. Provou ser seguro, econômico, prático e sustentável. Em resumo: é a via ideal para o futuro do transporte.

O hidrogênio é a via ideal para o futuro do transporte.

Para cumprir esse potencial, veículos a hidrogênio e infraestrutura de abastecimento devem ser projetados e construídos com materiais de alta qualidade para entregar desempenho à prova de vazamentos que precisará durar anos ou até décadas. E nem quaisquer componentes estão à altura da tarefa. A produção e manuseio de combustível de hidrogênio vem com seu próprio conjunto único de desafios, exigindo assim um conjunto específico de critérios de desempenho de componentes em todo um sistema de combustível de hidrogênio.

Válvulas — responsáveis por controlar o fluxo de hidrogênio em sistemas veiculares ou estacionários — são um bom exemplo. Como você pode ter certeza de que está selecionando e especificando uma válvula que entrega desempenho adequado para serviço de hidrogênio? Continue lendo para descobrir.

Por Que o Alto Desempenho Importa em Válvulas para Hidrogênio

Condições operacionais para sistemas de combustível de hidrogênio são inerentemente desafiadoras. Ao especificar válvulas para hidrogênio, considerações devem incluir:

• Pressões. Para alcançar a densidade desejada, H₂ deve ser armazenado em tanques no veículo a 350–700 bar
• Estresse e vibração. Sistemas devem suportar altas velocidades, estradas esburacadas e condições climáticas adversas
• Segurança. Estações de abastecimento devem ser operáveis com segurança pelo consumidor médio
• Manutenção. Capacidade de refazer juntas à prova de vazamentos facilmente durante manutenção

Todas as válvulas para hidrogênio devem oferecer níveis de desempenho que atendam a esses requisitos. Elas devem demonstrar desempenho à prova de vazamentos no ponto de conexão e em seu ponto de fechamento ou regulação, com capacidade de suportar as condições operacionais necessárias inerentes a aplicações de hidrogênio.

O Que Torna o Hidrogênio Diferente?

Moléculas de hidrogênio estão entre as menores no mundo natural — e isso significa que contê-las pode ser desafiador.

Todos os pontos de conexão em sistemas de hidrogênio devem ser à prova de vazamentos. Qualquer gás escapando pode representar um risco de segurança, especialmente quando usuários finais interagem com um dispensador durante o abastecimento. Gás vazando em carros ou sistemas de armazenamento também é desperdício.

E como as moléculas de hidrogênio são tão pequenas, elas podem de fato difundir em aços inoxidáveis de qualidade inferior. Este fenômeno é conhecido como fragilização por hidrogênio. Ao longo do tempo, a pressão pode produzir fissuras no material, que podem se tornar altamente problemáticas em serviço de hidrogênio.

Válvulas de Esfera para Hidrogênio

Válvulas de esfera são um componente comum encontrado em sistemas de hidrogênio, usadas para iniciar e interromper o fluxo de hidrogênio de uma direção para a próxima. Ao selecionar válvulas de esfera para aplicações de hidrogênio, é importante procurar projetos de vedação de haste altamente resistentes ao desgaste. Uma boa opção pode incorporar uma esfera do tipo trunnion com design de carga direta, que ajuda a permitir desempenho à prova de vazamentos a cada ativação e fechamento. Um design de haste carregada pela base também pode reduzir qualquer potencial ejeção da haste, oferecendo segurança aprimorada.

Quando em dúvida, seu fornecedor de válvulas deve ser capaz de ajudar a orientar sua seleção. Válvulas de esfera aplicáveis podem oferecer funcionalidade de 2 ou 3 vias, diferentes opções de montagem e uma gama de coeficientes de fluxo dependendo das necessidades do seu sistema. Finalmente, procure boa compatibilidade com conexões projetadas especificamente para aplicações de hidrogênio.

Válvulas de Agulha para Hidrogênio

Válvulas de agulha são usadas para fazer ajustes relativamente finos na quantidade de fluxo de fluido. Em aplicações de hidrogênio, algumas considerações importantes devem ser feitas ao especificá-las. Válvulas de agulha são tipicamente de construção totalmente metálica, exigindo uma grande quantidade de força para vedar corretamente. Tal força tem o potencial de deformar a própria agulha e possivelmente a sede, criando um perigo potencial e exigindo manutenção cara. Além disso, tal força tipicamente necessita o uso de grandes atuadores a ar para abrir e fechar as válvulas, o que pode levar até dois minutos para atuar totalmente.

Com essas coisas em mente, é importante procurar válvulas de agulha feitas de aço inoxidável 316 de alta qualidade que possam resistir à deformação durante uso repetido. Também tenha em mente que nem todas as válvulas de agulha são adequadamente classificadas para pressões comuns de hidrogênio (350/700 bar); escolha uma válvula de agulha qualificada para pressões de trabalho elevadas. E como com válvulas de esfera, compatibilidade com outros componentes qualificados para hidrogênio é obrigatória.

Válvulas de Retenção para Hidrogênio

Válvulas de retenção desempenham funções essenciais de segurança em compressores de hidrogênio em sistemas de abastecimento, controlando refluxo excessivo para proteger o usuário final. Comparadas com aplicações de serviço geral, válvulas de retenção para hidrogênio devem lidar com algumas coisas.

A maioria das válvulas de retenção incorpora molas — componentes tipicamente feitos com material endurecido por deformação que pode ser mais suscetível à fragilização por hidrogênio do que aço inoxidável 316 de alta qualidade. Além disso, aplicações de abastecimento veicular submetem tais válvulas a grandes e rápidas mudanças de temperatura e pressão, criando estresse elevado nas vedações de elastômero da válvula. Com essas coisas em mente, válvulas de retenção de esfera são uma opção mais adequada para compressores de hidrogênio. Integridade do material e compatibilidade com outros componentes de hidrogênio são importantes aqui também.

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A viabilidade a longo prazo do mercado de combustível de mobilidade a hidrogênio depende da segurança, confiabilidade e durabilidade de veículos e infraestrutura. Selecionar e especificar os componentes certos para todos os sistemas de hidrogênio pode ajudar a tecnologia a atingir seu pleno potencial a longo prazo.

Interessado em saber mais? A Swagelok oferece uma gama de válvulas de esfera, agulha e retenção adequadas para serviço de hidrogênio, junto com um portfólio completo de componentes adicionais que podem ajudar a tornar seus sistemas de hidrogênio mais seguros e confiáveis. Nossos especialistas em hidrogênio estão felizes em ajudar você a escolher sabiamente e encontrar uma solução que atenda às suas necessidades.