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Porque el regulador de gas se congela
En determinadas condiciones, los usuarios de gas de dióxido de carbono (procedente de botellas de alta presión) experimentan problemas de "congelación" de válvulas, reguladores y otros equipos de gas a presión. La "congelación" se refiere a la obstrucción de un regulador de presión con cristales de hielo seco o nieve, que bloquea el flujo de gas a través del regulador u otra válvula de control de presión. Este fenómeno se explica a continuación para ayudar a los usuarios a evitar problemas en sus sistemas de distribución de CO2.
Por qué sucede esto
Cuando el gas de dióxido de carbono de alta presión se expande a través del asiento de un regulador u otro orificio de control de flujo, aparece detrás del orificio en el lado de baja presión del regulador como una mezcla de gas y CO2 líquido o sólido (nieve). A presiones inferiores a 60 PSIG es una mezcla de gas y nieve, a presiones superiores a 60 PSIG es una mezcla de gas y líquido.
La cantidad de material sólido (nieve) o líquido puede variar desde el 0% a presiones de entrada inferiores a 800 PSI cuando el cilindro está frío, hasta más del 20% en condiciones de congelación severa a presiones superiores a 1100 PSI como resultado de un cilindro caliente. Contrariamente a lo que parece, las condiciones de congelación de CO2 más graves se producen en días cálidos cuando la botella de gas llena está a 90ºF o más y la presión de la botella es de al menos 1100 PSIG. A temperaturas ambientales normales y presiones totales del cilindro de 700-900 PSIG, este problema también se produciría, pero no sería tan grave como en las condiciones anteriores.
El CO2 sólido no puede formarse a presiones superiores a 60 PSIG. Esto ocurre cuando el gas experimenta una caída de presión a través de la válvula de control de la presión de entrada a presiones de suministro inferiores a 60 PSIG y se escapa como una mezcla de CO2 gaseoso y sólido con temperaturas en el rango de -70ºF a 60 PSIG y -100ºF a presiones inferiores. En las condiciones de congelación más severas, un porcentaje significativo de la mezcla puede ser sólido, y en esas condiciones se necesitan unos 200 vatios de calor/100 SCFH de CO2 para vaporizar el sólido y llevar el gas a la temperatura ambiente.
¿Por qué utilizar un termorregulador?
Normalmente, los reguladores de gas comprimido funcionan con presiones de suministro superiores e inferiores a 60 PSIG. Por lo tanto, los reguladores sin calefacción que funcionan a presiones de suministro inferiores a 60 PSIG están sujetos a la clásica congelación del CO2 sólido. El hielo seco de CO2 y las partículas de nieve pueden entrar en el regulador si la salida está completamente abierta. Si se utiliza un orificio o una válvula de control de flujo, se requiere un filtro para evitar que las partículas sólidas de CO2 obstruyan el orificio; esto puede hacer que la cámara de baja presión del regulador se llene completamente de CO2 sólido. La gravedad del problema depende del caudal de CO2, de las condiciones de entrada, del ciclo de trabajo (porcentaje de tiempo que fluye el gas) y del tamaño del regulador.
Los pequeños reguladores de una etapa están limitados a caudales bajos o ciclos de trabajo bajos. Los reguladores de una sola etapa más grandes pueden transferir más calor para vaporizar el CO2 sólido almacenado en el regulador, por lo que soportan mejor el flujo intermitente; sin embargo, la congelación puede seguir produciéndose durante el funcionamiento continuo. Los reguladores de dos etapas sin calefacción que funcionan a presiones de suministro inferiores a 60 PSIG tienen una mejor resistencia a la congelación que los reguladores de una sola etapa porque el CO2 de la primera etapa está en fase líquida (por encima de 60 PSIG), que absorbe el calor del cuerpo del regulador más fácilmente que el CO2 sólido; y cualquier líquido evaporado en la primera etapa reduce la cantidad de sólidos que pueden formarse en la segunda etapa.
Los reguladores sin calefacción, aunque evitan el clásico problema de la congelación, no pueden evitar el efecto refrigerante del CO2. Cuando la presión en la válvula del regulador cae, la temperatura del CO2 desciende rápidamente hasta los valores mencionados, y con un flujo normal, la escarcha puede cubrir todo el regulador y entrar en el resto del sistema. La escarcha se produce cuando la humedad del aire se congela y se acumula en la superficie exterior. Esto no está relacionado con la acción del CO2 descrita aquí y normalmente no tiene efecto en el funcionamiento de la válvula.
Solución para el regulador de gas
Los reguladores calentados pueden mejorar o eliminar los problemas de congelación. El nuevo modelo Harris HP 705 tiene 200 vatios de potencia calorífica para suministrar 100 SCFH de CO2 de forma continua en las condiciones de congelación más severas y un caudal normal en condiciones normales (intermitentes). Los reguladores son de dos etapas para aprovechar las ventajas de los reguladores de dos etapas descritas anteriormente. La cavidad de la primera etapa actúa como una caldera para vaporizar el CO2 líquido y eliminar o minimizar el CO2 sólido en la segunda etapa. La cavidad de la segunda etapa está disponible para calentar el vapor de CO2 antes de que llegue a la salida.
