Lingotes de tántalo en componentes de compresores de gas resistentes a la corrosión

La selección de materiales para los diversos componentes de los compresores de gas es importante para la durabilidad, fiabilidad y eficacia durante un largo período. En los componentes sometidos al ataque de medios agresivos, los lingotes de tántalo se han revelado como una opción de primer orden por su excepcional resistencia a la corrosión, combinada con su estabilidad a altas temperaturas.

Fig. 1 Diagrama de un compresor de gas [1]

¿Por qué utilizar tántalo en entornos corrosivos?

1. Resistencia excepcional a la corrosión

Eltántalo es uno de los metales más resistentes a la corrosión, principalmente en medios fuertemente ácidos y reactivos químicos agresivos. De hecho, es resistente a gases y líquidos ácidos como ningún otro elemento, lo que lo hace adecuado para compresores de gas con posibles fracciones corrosivas en el aire o el gas. Por ejemplo, en las refinerías petroquímicas, un gas con azufre puede destruir rápidamente materiales menos resistentes en cuestión de horas. Al crear una capa de óxido estable y protectora en su superficie, el tántalo impide que se produzcan más corrosiones; esto aumentará la vida útil de las piezas del compresor y reducirá los periodos de inactividad.

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2. Excelente rendimiento a altas temperaturas

La mayoría de los compresores de gas están expuestos a condiciones de alta temperatura, especialmente en las industrias relacionadas con la energía. El tántalo puede funcionar a temperaturas extremadamente altas debido a su punto de fusión increíblemente alto de 3.017°C (5.463°F). Por lo tanto, los lingotes de tántalo se consideran ideales para la fabricación de piezas de compresores como rotores y pistones que funcionan a altas temperaturas, garantizando la máxima eficiencia.

3. Durabilidad y resistencia superiores

La resistencia y durabilidad inherentes al tántalo lo hacen muy adecuado para componentes sometidos a esfuerzos mecánicos continuos. En los compresores de gas, piezas como rotores y válvulas están expuestas a fuerzas de cizallamiento y desgaste mecánico muy elevados. La excelente resistencia a la tracción y a la fatiga del tántalo tiende a minimizar el desgaste, con lo que los componentes duran más incluso en condiciones de funcionamiento extremas.

Aplicaciones comunes del tántalo en compresores de gas

1. Rotores y álabes de compresores

Los rotores y álabes de los compresores de gas están sometidos a un desgaste constante debido a la rotación a alta velocidad con un bombardeo constante de partículas abrasivas en la corriente de gas. El tántalo, al ser muy resistente a la abrasión, se aplica en los rotores y álabes que deben soportar simultáneamente la corrosión y los esfuerzos mecánicos. El elevado punto de fusión del tántalo garantiza que estos componentes conserven su integridad estructural, incluso en compresores que funcionan a temperaturas elevadas.

2. Componentes de juntas y válvulas

Las juntas y válvulas de los compresores de gas proporcionan el sellado hermético necesario para mantener la presión y evitar fugas de gas. Muchos entornos corrosivos provocan la rotura de estos componentes, normalmente a causa de los gases para los que se han diseñado las juntas. El tántalo se utiliza para fabricar juntas, asientos de válvulas y cuerpos de válvulas; su resistencia a los gases corrosivos permite un rendimiento duradero y evita fugas o fallos. Su maleabilidad y conformabilidad permiten la fabricación de precisión de geometrías complejas necesarias en los sistemas de compresores actuales.

3. Componentes de alta presión

Los compresores de gas funcionan a presiones muy altas, por lo que someten a esfuerzos muy elevados a piezas como las cámaras de compresión, las bridas y las culatas. La resistencia del tántalo a la deformación, unida a su capacidad para soportar variaciones extremas de presión, lo hacen muy adecuado para estas piezas críticas. Las aplicaciones en las que normalmente se producirían fallos debido a la tensión del material o a la corrosión pueden mantener la integridad estructural y la longevidad con el uso del tántalo.

4. Componentes de un intercambiador de calor

Los compresores de gas se utilizan junto con intercambiadores de calor en muchas industrias en las que pueden producirse cambios de temperatura durante o después de la compresión. Los tubos y deflectores de los intercambiadores de calor que están en contacto con gases calientes corrosivos aprovechan la excepcional resistencia a la corrosión del tántalo combinada con su buena resistencia al choque térmico. Esto garantiza la integridad estructural y un rendimiento fiable de la transferencia de calor en ciclos térmicos agresivos, en los que la corrosión degradaría otros materiales.

Resistencia a la corrosión: Tántalo y otros materiales

Aunque el acero inoxidable, el titanio y las aleaciones con base de níquel tienen amplias aplicaciones en compresores de gas, no pueden competir con el tántalo en resistencia a la corrosión y estabilidad a altas temperaturas. A continuación se ofrece una breve comparación del tántalo con otros materiales. Para más productos metálicos, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Conclusión

Los lingotes de t ántalo ofrecen las mayores ventajas en aplicaciones de compresores que requieren una resistencia superior a la corrosión y estabilidad a altas temperaturas. Otros materiales, incluidos los de acero inoxidable y titanio, tienen su lugar, pero el tántalo sigue siendo el material principal para entornos industriales muy duros en los que el alto rendimiento, la fiabilidad y la larga vida útil son cruciales.

Referencias:

[1] Eugene "Buddy" Broerman, Tim Manthey, Jürgen Wennemar, Justin Hollingsworth, Capítulo 6 - Compresores de tornillo, Editor(es): Klaus Brun, Rainer Kurz, Compression Machinery for Oil and Gas, Gulf Professional Publishing, 2019, Páginas 253-307, ISBN 9780128146835.