compresor de helio

El helio (He) es un gas inerte de peso molecular extremadamente bajo. Como gas noble estratégico, se utiliza ampliamente en industrias de alta tecnología y precisión. Su densidad es extremadamente baja (solo 0,1785 kg/m³ en condiciones estándar), y su punto de ebullición y temperatura crítica también son extremadamente bajos (aproximadamente -268,93 °C y -267,9 °C, respectivamente). Además, posee una buena conductividad térmica. Lo más importante es que su índice adiabático (cociente de calores específicos) es muy alto, lo que provoca un aumento de temperatura muy significativo durante la compresión. Esto supone un desafío fundamental para el diseño y el control de temperatura de los compresores.

COMPRESOR DE DIAFRAGMA

COMPRESOR DE PISTÓN

Ventajas del compresor de diafragma de helio:

01

100% libre de aceite y máxima pureza:

El compresor de diafragma utiliza un diafragma metálico para aislar físicamente por completo el aceite hidráulico del gas comprimido, logrando así una lubricación nula en el cilindro. Esta característica garantiza que el helio no se contamine con aceite durante la compresión, manteniendo una pureza ultra alta superior al 99,999 %, cumpliendo plenamente con los estrictos requisitos de limpieza de los sectores de semiconductores, investigación científica y medicina.
02

Sellado estático: cero fugas y capacidad de alta presión.

El gas queda sellado dentro de la cámara formada por el diafragma y la culata, una estructura de sellado estático que previene eficazmente las fugas. Esto es fundamental para evitar la pérdida de helio, un recurso costoso. Al mismo tiempo, este tipo de compresor ofrece una alta relación de compresión en una sola etapa, lo que le permite alcanzar presiones de descarga de hasta 50 MPa o incluso superiores con menos etapas, lo que lo hace idóneo para el llenado y transporte de helio a alta presión.

Puntos clave de diseño para compresores de diafragma de helio:

01

Controlar estrictamente la relación de compresión de una sola etapa y mejorar la refrigeración:

Dado el alto índice adiabático del helio y el considerable aumento de temperatura durante la compresión, el diseño debe controlar estrictamente la relación de compresión en una sola etapa para evitar temperaturas de descarga excesivamente altas que podrían afectar la estabilidad del equipo y la vida útil del diafragma. Se debe proporcionar un sistema eficiente de enfriamiento entre etapas y un sistema de enfriamiento final (enfriado por agua o por aire forzado) para que el proceso de compresión sea lo más cercano posible a la isoterma, controlando eficazmente el aumento de temperatura.
02

Utilice materiales compatibles y un tratamiento de alta limpieza:

Todos los componentes en contacto con helio deben estar fabricados con materiales compatibles, como acero inoxidable de alta calidad (por ejemplo, 304, 316L). Durante la fabricación y el montaje, estos componentes deben someterse a rigurosos procesos de desengrase, limpieza y secado para eliminar cualquier posible fuente de contaminación y garantizar la pureza inicial del gas.
03

Configurar múltiples sistemas de monitoreo de seguridad y pureza:

Debe instalarse un dispositivo de monitoreo y alarma de rotura de diafragma para que se active inmediatamente en caso de fallo del mismo, evitando así la mezcla de petróleo y gas. El sistema debe estar equipado con válvulas de seguridad en cada etapa para la protección contra sobrepresiones.

Certificado

SELECCIÓN DE MODELOS

Maestro

Modelo G70Z/G95Z/G110Z/G130Z	Carrera del pistón 70 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 10 kN~30 kN
Presión máxima de descarga 70 MPa	Rango de flujo 1~500Nm³/h	Potencia del motor 2,2 kW~30 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua/refrigerado por aire

Modelo G70V/G95V/G130V	Carrera del pistón 70 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 10 kN~30 kN
Presión máxima de descarga 50 MPa	Rango de flujo 1~200 Nm³/h	Potencia del motor 2,2 kW~30 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

Compresor de diafragma de helio sin aceite

Modelo G110L/G130L	Carrera del pistón 110 mm~130 mm	Fuerza máxima del pistón 20 kN~40 kN
Presión máxima de descarga 100 MPa	Rango de flujo 10~1000 Nm³/h	Potencia del motor 7,5 kW ~ 90 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

Modelo G110D/G130D/G150D/ G180D/G182D/G210D	Carrera del pistón 110 mm~210 mm	Fuerza máxima del pistón 20 kN~160 kN
Presión máxima de descarga 100 MPa	Rango de flujo 30~2000 Nm³/h	Potencia del motor 22 kW~200 kW
Velocidad del cigüeñal 420 rpm	Método de enfriamiento Refrigerado por agua / Refrigerado por aire

GRAMO

Compresor de diafragma

CON

Carrera del pistón: 70 mm

Caudal (Nm³/h)

Presión de entrada (barg)

Presión de salida (barg)

No.	Modelo	agua de refrigeración	Fluir	Presión de entrada	Presión de salida	Dimensiones (largo × ancho × alto)	Peso	Potencia del motor
No.	Modelo	(L/h)	(Nm³/h)	(MPa)	(MPa)	(≈mm)	(≈kg)	(kW)
1	GZ-2/3	500	2	Atmosférico	0,3	1200×700×1100	0	2.2
2	GZ-5/0.5-10	500	5	0,05	1	1400×740×1240	650	2.2
3	GZ-5/13-200	500	5	1.3	20	1500×760×1200	750	4
4	GV-8/8-160	500	8	0,8	16	1310×686×580	800	3
5	GV-10/8-160	500	10	0,8~0,7	16	1200×600×1100	800	4
6	GV-10/8-220	1000	10	0,8	22	1330×740×1080	800	11
7	GL-10/160	1000	10	Atmosférico	16	2200×1200×1300	3000	7.5
8	GL-25/15	1000	25	Atmosférico	1.5	2200×1200×1300	3000	7.5
9	GL-20/12-160	1000	20	1.2	16	2200×1200×1300	3000	7.5
10	GD-120/4-80	3000	120	0,4	8	3000×1600×1400	4000	30
11	GD-130/0.98-11	3000	130	0,098	1.1	3000×1800×1600	4000	30
12	GD-150/2-20	4000	150	0,2	2	3000×1800×1600	3800	37

Las dimensiones y el peso del equipo son solo de referencia, y el diseño final será el que prevalezca.

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ESTUDIO DE CASO

Rusia
ESTADOS UNIDOS
España
Kazajistán

Ventajas del compresor alternativo de helio:

01

Amplia gama de adaptabilidad y economía en cuanto a caudal y presión:

Los compresores alternativos admiten un amplio rango de desplazamiento, desde pequeños hasta grandes (por ejemplo, de 100 a 50 000 Nm³/h), con presiones de descarga que alcanzan hasta más de 20 MPa, ofreciendo opciones flexibles para unidades de recuperación y procesamiento de helio de diferentes escalas. Este tipo de compresor cuenta con tecnología consolidada, costes de adquisición y mantenimiento relativamente bajos y una mayor rentabilidad operativa.
02

Alta eficiencia volumétrica y fiabilidad:

Su diseño alternativo ofrece una alta eficiencia volumétrica, lo que permite un suministro de gas eficiente. Su eficacia, demostrada mediante un funcionamiento industrial prolongado, lo convierte en un sistema estable, fiable y altamente controlable, especialmente adecuado para aplicaciones industriales que requieren un funcionamiento continuo y estable.

Puntos clave de diseño para compresores alternativos de helio:

01

Enfoque principal en el control del aumento de temperatura y el diseño de la etapa:

La clave para superar el desafío de la compresión de helio reside en gestionar su elevado índice adiabático. El diseño debe calcular y limitar cuidadosamente la relación de compresión en una sola etapa. Generalmente, se requiere compresión multietapa combinada con enfriadores entre etapas de alta eficiencia para controlar estrictamente la temperatura de descarga final dentro del rango permitido (p. ej., ≤150 °C), evitando la carbonización del aceite lubricante (si se utiliza lubricación con aceite) o la degradación del rendimiento de los materiales autolubricantes (si no se utiliza aceite).
02

Estructura de lubricación sin aceite y sellado de alto rendimiento:

Para mantener la pureza del helio, se debe priorizar un sistema de lubricación sin aceite. El cilindro, los anillos del pistón y los anillos de apoyo deben utilizar materiales autolubricantes, como PTFE con relleno. Dado el tamaño molecular extremadamente pequeño del helio y su alta tendencia a las fugas, el diseño del sellado del vástago del pistón es fundamental. Es posible que se requieran sellos de laberinto o sistemas de sellado con amortiguación de nitrógeno para minimizar las fugas de gas del proceso.
03

Integración del sistema y supresión de pulsaciones:

Se deben instalar depósitos de compensación de entrada y salida del tamaño adecuado para absorber y reducir eficazmente la pulsación de presión inherente al compresor alternativo, garantizando así el funcionamiento estable de los procesos posteriores y la precisión de los instrumentos de medición. Todo el sistema debe estar equipado con sistemas de seguridad integrales de temperatura y presión, y se debe asegurar una ventilación adecuada en las zonas donde pueda haber fugas de helio.

Certificado

SELECCIÓN DE MODELOS

Tipo Z

Tipo V/W

Tipo M

Tipo D

Carrera del pistón 80 mm, 95 mm	Fuerza del pistón 10 kN～25 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 1/2
Velocidad del cigüeñal 740 rpm, 980 rpm	Fuerza 7,5 kW-55 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm~120 mm	Fuerza del pistón 25 kN~65 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 2/3/4
Velocidad del cigüeñal 740 rpm, 980 rpm	Fuerza 15 kW-220 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm ~ 315 mm	Fuerza del pistón 45 kN~660 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 4
Velocidad del cigüeñal 300 rpm ~ 980 rpm	Fuerza 160 kW-3000 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

Carrera del pistón 92 mm ~ 315 mm	Fuerza del pistón 25 kN~200 kN
Número de etapas de compresión 1/2/3/4	Número de bancos de cilindros 2
Velocidad del cigüeñal 300 rpm ~ 980 rpm	Fuerza 30 kW - 1000 kW
Modo de conducción Motor eléctrico, motor diésel, motor de gas natural

CON

Tipo vertical

Sin aceite / F: Refrigerado por aire

1.5

Caudal volumétrico real (m³/min)

Presión de entrada (barg)

Presión de salida (barg)

N.º de serie	Modelo	Fluir	Presión de entrada	Presión de salida	Potencia del motor
N.º de serie	Modelo	(Nm³/h)	(Mpa)	(MPa)	(kW)
1	ZW-1.5/1-12	180	0.1	1.2	22
2	ZW-1.4/2-40	250	0,2	4	37
3	ZW-1.3/4-25	340	0,4	2.5	37
4	VW-15/0.5-3	1200	0,05	0,3	75
5	VW-9.7/1-10	1100	0.1	1	110
6	VW-7.2/1-22	800	0.1	2.2	132
7	DW-0.5/20-200	600	2	20	110
8	DW-3.8/10-45	2300	1	4.5	185
9	DW-11/4-20	3000	0,4	2	250
10	MW-7/2-150	16984	0,2	15	280
11	MW-5/20-160	1500	2	16	710
12	MW-20/10-45	8000	1	4.5	1000