Todos los tipos de compresores de hidrógeno, desde los de pistón hasta los centrífugos (turbo), requieren instrumentos de presión y temperatura compatibles con el hidrógeno, con homologaciones para su uso en zonas peligrosas y otras características de seguridad.
Cada vez más industrias y consumidores se alejan de los combustibles fósiles para reducir su huella de carbono. El hidrógeno gana cada vez más terreno como combustible para el transporte y como materia prima para fertilizantes y productos importantes, sobre todo cuando el H2 se produce con energías renovables (hidrógeno verde).
El hidrógeno, el elemento más ligero conocido, ocupa un espacio desmesurado a presión y temperatura ambiente. Por ello, debe comprimirse fuertemente -en algunos casos hasta 1.000 bar (14.500 psi) – para reducir su volumen y poder almacenarlo, transportarlo y utilizarlo de forma eficiente en estaciones de servicio de hidrógeno, plantas químicas y otras aplicaciones. Ni que decir tiene que los compresores de hidrógeno son una parte esencial de la cadena de valor del H2 y del esfuerzo por descarbonizar las economías mundiales.
Tipos de compresores de hidrógeno
Existen distintos tipos de compresores de gas. Cada versión tiene ventajas e inconvenientes y la elección de uno u otro depende del gas concreto, el espacio disponible para la instalación, la relación de compresión y el caudal deseados, etc.
Los tipos de compresores más utilizados para comprimir hidrógeno son:
- Compresor de pistón: es un tipo de compresor alternativo/lineal que utiliza un movimiento de vaivén para empujar el vástago hidráulico y el pistón con el fin de reducir el volumen ocupado por el gas. Las ventajas de un compresor de pistón incluyen un tamaño relativamente pequeño y una elevada relación de compresión.
- Compresor de membrana: es otro tipo de compresor alternativo/lineal. Sin embargo, en lugar de ser el propio pistón el que mueve el gas, el vástago empuja contra un disco flexible. Esta membrana separa eficazmente el aceite hidráulico del mecanismo del gas comprimido. Para mayor seguridad y pureza, un compresor de hidrógeno de membrana utiliza generalmente membranas metálicas en tres puntos: lado del aceite, intermedio y lado del gas.
- Compresor iónico: este tipo de compresor alternativo/lineal utiliza una columna de fluido iónico en lugar de un sistema mecánico para mover el pistón. Al no tener cigüeñales, bielas hidráulicas, cojinetes ni juntas, los compresores iónicos sufren menos averías que la mayoría de los demás tipos de compresores de hidrógeno. El fluido iónico también protege las piezas metálicas de la permeación y la fragilización por hidrógeno.
- Compresor centrífugo: este compresor de turbina reduce el volumen de un gas mediante un impulsor que gira a muy alta velocidad. También llamado turbocompresor, la ventaja es la alta productividad con una sola etapa, siempre que la velocidad de rotación sea lo suficientemente alta y el impulsor lo suficientemente grande. Una posible desventaja es que ocupa mucho espacio.
Los compresores se accionan mediante una unidad de potencia hidráulica o un motor eléctrico y pueden requerir dos o más etapas para reducir suficientemente el volumen de gas hidrógeno para su almacenamiento y transporte. La presión inicial de entrada oscila entre 20 y 200 bares, mientras que la presión final de salida es de 700 bares o más.
La tecnología de compresión del hidrógeno no se limita a los compresores mecánicos. También existe la licuefacción criogénica: el enfriamiento del hidrógeno por debajo de su punto de ebullición de -253°C, 20,28 K (-423°F). Los métodos experimentales incluyen el almacenamiento en estado sólido y los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC).
La compresión del hidrógeno: un tema caliente
Como la molécula es menos densa, se necesita una enorme cantidad de energía para comprimir el hidrógeno a las altas presiones requeridas. Este proceso aumenta considerablemente la temperatura del gas y genera un calor considerable. Por eso, los sistemas mecánicos de compresión de hidrógeno están equipados con sistemas de refrigeración, en los que el hidrógeno altamente presurizado pasa por un intercambiador de calor para enfriarse a unos -40°C (-40°F), lo que hace que el gas sea más seguro de procesar y almacenar.
En los sistemas de compresión de hidrógeno con cigüeñales, bielas y otras piezas mecánicas, el cojinete del compresor también se calienta y hay que controlar su temperatura. Si la mecánica se acciona mediante una unidad de potencia hidráulica, se necesitan sensores industriales para supervisar y controlar la presión, la temperatura y los niveles de fluido de la unidad.
Instrumentos de medición para compresores de hidrógeno
Una gama de manómetros, transmisores de presión y sensores de temperatura de proceso permiten que los compresores de hidrógeno funcionen de forma segura y eficiente. WIKA presenta a los fabricantes de equipos de compresión de hidrógeno una gama completa de soluciones de medición de alta calidad, incluidos muchos productos homologados para su uso en zonas peligrosas.
Manómetro 232.30, 233.30
Manómetros de la industria de procesos para compresores de hidrógeno
232.30, 233.30: Manómetro con muelle tubular, acero inoxidable, ejecución de seguridad
Transmisores de presión para compresores de hidrógeno
IS-3: Transmisor de presión, para aplicaciones en áreas clasificadas
E-10: Transmisor de presión antideflagrante
Sensores de temperatura para intercambiadores de calor y refrigeradores de compresores de hidrógeno
TR10-B: Termorresistencia, para la inserción en una vaina
TR34: Termorresistencia en miniatura, para roscar, versión antiexplosiva
TG53: Termómetro bimetálico, versión de proceso según ASME B40.200
Termorresistencia bayoneta, TR53
Sensores de temperatura para cojinetes de compresores de hidrógeno
TR53: Termorresistencia bayoneta
WIKA: un proveedor fiable de sensores de hidrógeno
WIKA suministra manómetros, sensores de presión y soluciones de medición de temperatura de alta calidad para algunos de los principales fabricantes de compresores de hidrógeno del mundo. Independientemente del diseño del compresor, le ofrecemos la mejor solución para un funcionamiento seguro y fiable de su equipo. Póngase en contacto con nuestros expertos para obtener asesoramiento personalizado e instrumentos de alta calidad, incluidas soluciones diseñadas a medida para su compresor de hidrógeno específico.
Lea también los siguientes artículos de nuestro Blog:
«Las estaciones de recarga de hidrógeno necesitan instrumentos de medición especializados»
«Tecnologías de medición para la economía del hidrógeno»
«El gasto energético relacionado con el transporte y almacenamiento de hidrógeno»
«Hidrógeno: un rayo de esperanza para la industria química»