Todos os tipos de compressores de hidrogênio, dos compressores de pistão até compressores centrífugos (turbo), precisam de instrumentos de pressão e temperatura compatíveis com hidrogênio, com aprovações para áreas perigosas e outros recursos de segurança.

Cada vez mais indústrias e consumidores estão abandonando os combustíveis fósseis para reduzir a sua pegada de carbono. Cada vez mais, o hidrogênio está ganhando destaque como combustível de transporte e matéria-prima para a criação de fertilizantes e produtos importantes, especialmente quando o H2 é produzido com energia renovável (hidrogênio verde).

Como o elemento mais leve conhecido, o hidrogênio ocupa uma quantidade excessiva de espaço à pressão e temperatura ambientes. Assim, o H2 precisa ser muito comprimido – em alguns casos a até 14.500 psi (1.000 bar) – para reduzir seu volume para armazenamento, transporte e uso eficientes em estações de abastecimento de hidrogênio, fábricas de produtos químicos e outras aplicações. É desnecessário dizer que os compressores de hidrogênio são uma parte essencial da cadeia de valor do H2 e do esforço para descarbonizar as economias globais.

Tipos de Compressores de Hidrogênio

Existem vários tipos de compressores de gás. Cada projeto tem vantagens e desvantagens, e a escolha de qual usar depende do gás específico, do espaço de instalação disponível, da taxa de compressão e vazão desejadas etc.

Os tipos de unidades mais comumente usadas para comprimir hidrogênio incluem:

  • Compressor de pistão – É um tipo de compressor alternativo/linear que utiliza um movimento de vai e vem para empurrar a biela e o pistão, a fim de reduzir o volume ocupado pelo gás. As vantagens de um compressor de pistão incluem uma área de instalação relativamente compacta e alta taxa de compressão.
  • Compressor de diafragma – Este é outro tipo de compressor alternativo/linear. Mas ao invés de ser o próprio pistão que desloca o gás, a haste empurra um disco flexível. Esta membrana separa eficazmente o óleo hidráulico do equipamento do gás comprimido. Para maior segurança e pureza, um compressor de hidrogênio do tipo diafragma normalmente usa diafragmas de metal em três locais: lado do óleo, intermediário e lado do gás.
  • Compressor iônico – Este tipo de compressor alternativo/linear usa uma coluna de fluido iônico em vez de um sistema mecânico para mover o pistão. Como não há virabrequins, bielas, mancais ou vedações, os compressores iônicos apresentam menos falhas do que a maioria dos outros tipos de compressores de hidrogênio. O fluido iônico também protege as peças metálicas da permeação e fragilização pelo hidrogênio.
  • Compressor centrífugo – Este compressor baseado em turbina reduz o volume de um gás usando um impelidor que gira em velocidades muito altas. Também chamado de turbocompressor, sua vantagem é um alto rendimento usando um único estágio, desde que a velocidade de rotação seja alta o suficiente e o impelidor seja grande o suficiente. Uma possível desvantagem é a grande área que ele ocupa.

Os compressores são acionados por uma unidade motriz hidráulica ou por um motor elétrico e podem precisar de dois ou mais estágios para reduzir suficientemente o volume de gás hidrogênio para armazenamento e transporte. A pressão de entrada inicial é de 20 a 200 bar e a pressão de saída final é de 700 bar ou mais.

A tecnologia de compressão de hidrogênio não se limita aos compressores mecânicos. Há também a liquefação criogênica: resfriamento do hidrogênio abaixo de seu ponto de ebulição de -423°F (-253°C, 20,28 K). Os métodos experimentais incluem armazenamento em estado sólido e transportadores de hidrogênio orgânico líquido (LOHCs).

Compressão de Hidrogênio: Um Tema Quente

Por ser a molécula menos densa, é necessária uma enorme quantidade de energia para comprimir o hidrogênio às altas pressões exigidas. Este processo aumenta muito a temperatura do gás e é gerado um calor significativo. É por isso que os sistemas mecânicos de compressão de hidrogênio são equipados com sistemas de refrigeração, com hidrogênio altamente pressurizado passando por um trocador de calor para resfriá-lo a cerca de -40°F (-40°C), tornando o gás mais seguro para trabalho e armazenamento.

Nos sistemas de compressão de hidrogênio com virabrequins, bielas e outras peças mecânicas, o mancal do compressor também se aquece e sua temperatura precisa ser monitorada. Se uma unidade de potência hidráulica acionar a parte mecânica, serão necessários sensores industriais para monitorar e controlar a pressão, a temperatura e os níveis de fluido da unidade.

Instrumentos de Medição para Compressores de Hidrogênio

Uma variedade de manômetros, transmissores de pressão e sensores de temperatura a nível de processo mantém os compressores de hidrogênio operando com segurança e eficiência. A WIKA possui um portfólio abrangente de soluções de medição de alta qualidade, incluindo muitos produtos com aprovações para áreas perigosas, para fabricantes de equipamentos de compressão de hidrogênio.

 Manômetros de nível de processo para compressores de hidrogênio

 

  • Manômetro de processo 23X.34

    Manômetro de processo 23X.34

    Manômetros de processo 23X.34 XSEL®
  • Manômetros de processo com invólucros de segurança 23X.30

Transmissores de pressão para compressores de hidrogênio

  • N-10 transmissor de pressão para áreas perigosas com projeto à prova de incêndio
  • IS-3 transmissor de pressão para áreas perigosas com projeto intrinsecamente seguro
  • E-10 transmissor de pressão para áreas perigosas com projeto à prova de explosão

 

Sensores de temperatura para trocadores de calor e resfriadores de compressores de hidrogênio

  • Termorresistência roscada TR10-B
  • TR53 RTD baioneta

    TR53 RTD baioneta

    Termorresistência compacta TR34 – versão roscada e protegido contra explosão

  •  Termômetro bimetálico de grau de processo TG53

Sensores de temperatura para mancais de compressores de hidrogênio

  • Termômetro de resistência TR53 com adaptador baioneta

WIKA, um Fornecedor Confiável de Sensores de Hidrogênio

A WIKA fornece medidores de pressão, sensores de pressão e soluções para medição de temperatura de alta qualidade para alguns dos principais fabricantes mundiais de compressão de hidrogênio. Independentemente do projeto do compressor, temos a solução de instrumentação que você procura para manter seu equipamento funcionando da maneira mais segura e eficiente possível. Contate nossos especialistas em máquinas industriais e aplicações de hidrogênio para obter aconselhamento personalizado e instrumentos de alta qualidade, incluindo soluções de engenharia personalizadas para seu compressor de hidrogênio específico.

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