El sistema de suministro de líquido del equipo de congelación rápida con nitrógeno líquido consta de tres secciones: tanque, tubería e interfaz del equipo. El consumo de gas del equipo lo proporcionamos nosotros; el tanque y la tubería generalmente son suministrados por el cliente o el proveedor local de gases. Si estas tres secciones no se alinean en la etapa de revisión de planos, en el sitio pueden surgir problemas de interfaces incompatibles, capacidad insuficiente o escarcha severa en las tuberías.
Cómo determinar la capacidad del tanque
La capacidad del tanque se determina con base en tres datos:
| Dato de entrada | Fuente | Descripción |
|---|---|---|
| Consumo de nitrógeno líquido por lote | Estimado según el calor liberado del material, calibrado tras la prueba | Demanda pico |
| Lotes de producción por día | Plan de producción del cliente | Consumo diario promedio |
| Ciclo de reabastecimiento | Frecuencia de entrega del proveedor y condiciones de transporte | Determina el stock de seguridad |
La capacidad del tanque debe cubrir el consumo dentro del ciclo de reabastecimiento y dejar un margen de seguridad. La fórmula de cálculo es: consumo diario promedio × días entre reabastecimientos × factor de seguridad. En proyectos remotos con ciclos de reabastecimiento largos, la capacidad debe ampliarse en consecuencia para evitar paradas por desabastecimiento.
Además, se debe considerar el pico: cuando el túnel continuo opera a plena carga, el caudal instantáneo es alto, y la capacidad de salida de líquido del tanque (área de intercambio térmico del evaporador) debe coincidir con el caudal pico, no se puede seleccionar solo según el consumo diario promedio.
Puntos clave de la selección de tuberías
La tubería de nitrógeno líquido es el tramo clave que transporta el frío desde el tanque hasta el equipo; se consideran principalmente cuatro aspectos:
- Modo de aislamiento: la tubería de aislamiento al vacío es la opción habitual para transporte a larga distancia; el rendimiento del aislamiento afecta directamente la pérdida de frío en el recorrido; para distancias cortas se puede usar capa de aislamiento térmico más capa de barrera de vapor;
- Longitud y trazado de la tubería: cuanto más corta, mejor; reducir codos y ascensos verticales, disminuir la pérdida de frío y la resistencia al gas;
- Diámetro de tubería: seleccionar según el caudal pico y la caída de presión admisible; un diámetro demasiado pequeño limita el caudal, uno demasiado grande aumenta la pérdida de frío y el tiempo de precooling;
- Material y conexión: los materiales y métodos de conexión en condiciones criogénicas se ejecutan según las normas de tuberías criogénicas; las interfaces se someten a prueba de fugas.
La tubería también requiere tiempo de precooling. En el primer arranque del sistema o después de un largo período de inactividad, la tubería misma debe enfriarse primero hasta la temperatura de trabajo; este consumo de nitrógeno líquido es normal durante la etapa de puesta en marcha y debe registrarse por separado, sin mezclarlo con el consumo unitario del producto.
Configuración de dispositivos de seguridad
El sistema de nitrógeno líquido es un sistema cerrado criogénico; el nitrógeno líquido se expande considerablemente al vaporizarse, por lo que el tramo cerrado debe tener una vía de alivio.
| Dispositivo | Función |
|---|---|
| Válvula de seguridad / disco de ruptura | Alivio cuando el tramo cerrado supera la presión |
| Alivio y venteo de tubería | Vaciar durante inactividad o mantenimiento |
| Evaporador / vaporizador | Se selecciona según el modo de consumo de gas, para estabilizar el suministro |
| Monitoreo de nivel y presión | Determinar el estado del tanque, con alarma vinculada |
| Monitoreo de concentración de nitrógeno | Dispuesto en el lado del equipo y en zonas bajas del taller, con ventilación vinculada |
Sobre las prácticas de ventilación y monitoreo de concentración de oxígeno en el lado del equipo, consulte Ventilación y monitoreo de concentración de oxígeno en congeladores de nitrógeno líquido; sobre la ventilación general del taller y el tratamiento de ruido, consulte Diseño de ventilación y ruido en talleres de congelación rápida con nitrógeno líquido.
Cómo dividir las interfaces entre las partes
Para evitar disputas en el sitio, se recomienda usar una tabla de interfaces en la etapa de revisión de planos para dejar clara la demarcación:
| Ítem | Proveedor (equipo) | Cliente / proveedor de gases |
|---|---|---|
| Parámetros de consumo de gas | Proporciona | Con base en esto selecciona tanque y tubería |
| Especificaciones y ubicación de la interfaz del lado del equipo | Proporciona y deja prevista en el equipo | Conecta la tubería según esto |
| Tanque y evaporador | — | Suministra |
| Tubería y obra de aislamiento | — | Suministra |
| Prueba de fugas en el extremo y puesta en marcha conjunta | Participa | Participa |
| Ventilación y monitoreo de concentración | Configuración en el lado del equipo | Coordinación en el lado del taller |
Con la ubicación y las especificaciones de las interfaces bien definidas, no se necesitan modificaciones improvisadas en el sitio.
Tres cosas que se pasan por alto fácilmente en la disposición
- Ubicación del tanque y distancia de seguridad: el tanque generalmente se dispone en exteriores o en un área independiente bien ventilada, manteniendo distancia de zonas con alta concentración de personas y fuentes de ignición; los detalles según las normas locales;
- Ruta de paso de la tubería: en los puntos donde atraviesa muros y losas se deben prever pasamuros y realizar aislamiento y sellado, para evitar puentes térmicos y puntos de condensación;
- Espacio de mantenimiento: dejar espacio de operación y mantenimiento alrededor del tanque, el conjunto de válvulas y el evaporador; no esperar a que termine la instalación para descubrir que las válvulas no se pueden abrir.
Preguntas frecuentes
¿El tanque y el equipo se suministran juntos?
Generalmente no. El equipo lo suministramos nosotros; el tanque y la tubería generalmente son suministrados por el cliente o el proveedor local de gases, y nosotros proporcionamos el consumo de gas, las especificaciones y la ubicación de las interfaces. La división específica del trabajo se detalla en el anexo técnico del contrato.
¿Cuanto más larga la tubería, mayor el consumo?
Sí. La pérdida de frío por unidad de longitud de la tubería aislada es fija; cuanto más larga la tubería, mayor la pérdida de frío a lo largo del recorrido y mayor el consumo de precooling. Al disponer la instalación, se debe acortar lo más posible la distancia del tanque al equipo.
¿Se puede usar tubería de aislamiento común en lugar de tubería de aislamiento al vacío?
En casos de distancia corta, uso intermitente y ambiente seco, posiblemente sea viable, pero no se recomienda para larga distancia o producción continua. El aislamiento común tiende a condensar a bajas temperaturas y su rendimiento de aislamiento disminuye; a largo plazo el consumo es mayor.
¿Qué impacto tiene una parada por desabastecimiento?
Después de que la tubería se recalienta, el precooling nuevamente requiere consumo adicional de nitrógeno líquido, y el cuerpo del equipo también puede presentar condensación y tensiones térmicas por los ciclos repetidos de enfriamiento. Se recomienda dejar suficiente stock de seguridad según el ciclo de reabastecimiento y acordar con el proveedor un plan de suministro de emergencia.
Para la selección e interfaces del sistema de suministro de nitrógeno líquido, pueden enviarnos el modelo del equipo, el plan de producción y las condiciones de disposición en sitio; proporcionamos los parámetros de consumo de gas y los requisitos de interfaz: Contactar a Kunning Cryo
Las prácticas de tuberías criogénicas y dispositivos de seguridad descritas en el texto son prácticas de ingeniería comunes en la industria; los parámetros de consumo de gas del equipo y los requisitos de interfaz provienen de los documentos técnicos de equipos de congelación rápida con nitrógeno líquido de Kunning; cada modelo se rige por sus correspondientes parámetros técnicos.