¿Qué son los sensores de temperatura seguros para aplicaciones de hidrógeno?

Los sensores de temperatura seguros para aplicaciones con hidrógeno son sensores diseñados específicamente para soportar condiciones peligrosas, resistir la fragilización por hidrógeno y proporcionar mediciones precisas en entornos donde se produce, almacena o transporta hidrógeno. Dado que el hidrógeno es altamente inflamable y puede penetrar en ciertos materiales, los sensores de temperatura utilizados en estas aplicaciones deben cumplir estrictos requisitos de seguridad y rendimiento.

A medida que las industrias continúan explorando el hidrógeno como fuente de energía más limpia, la selección de los instrumentos de medición de temperatura adecuados se ha vuelto cada vez más importante para garantizar un funcionamiento seguro y fiable. 

Durante décadas, Ashcroft ha respaldado las aplicaciones de hidrógeno y energías alternativas con instrumentos de medición de temperatura diseñados para entornos industriales exigentes. Lea este artículo para conocer los retos de las aplicaciones de hidrógeno, los requisitos de seguridad para los sensores de temperatura y las características clave a tener en cuenta a la hora de seleccionar sensores para sistemas de hidrógeno.

¿Por qué son importantes los sensores de temperatura en las aplicaciones de hidrógeno?

El hidrógeno se utiliza en una gama cada vez más amplia de aplicaciones, entre las que se incluyen los vehículos de pila de combustible, los sistemas de energía de reserva, la fabricación de semiconductores, los procesos farmacéuticos y la producción de fertilizantes.  Los sensores de temperatura, incluidos los detectores de temperatura por resistencia (RTD) y los termopares, ayudan a mantener condiciones de funcionamiento seguras, mejoran la eficiencia de los procesos y protegen los equipos de fallos peligrosos durante la producción, la compresión, el almacenamiento y el transporte.

Entre las aplicaciones habituales del hidrógeno que utilizan sensores de temperatura se incluyen:

• Generadores de seguridad para grandes instalaciones

• Sistemas de combustible para vehículos ligeros y especiales

• Sistemas combinados de calefacción y generación de electricidad

• Fabricación de semiconductores

• Procesos de mezcla farmacéutica

• Producción de fertilizantes para la agricultura

Dado que los entornos con hidrógeno suelen clasificarse como zonas peligrosas, los sensores de temperatura deben proporcionar mediciones precisas y fiables en condiciones de funcionamiento exigentes.

¿Cómo se produce el hidrógeno como fuente de energía limpia?

El hidrógeno puede producirse como fuente de energía limpia mediante la electrólisis, un proceso que separa el agua en hidrógeno y oxígeno sin generar emisiones de CO₂.

Durante la electrólisis, las moléculas de agua se separan en hidrógeno y oxígeno puros mediante electricidad. Una vez separados, el hidrógeno se comprime y se almacena para su transporte o uso posterior, mientras que el oxígeno se libera a la atmósfera. Este proceso puede reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los métodos tradicionales de producción a partir de combustibles fósiles.

A medida que aumenta el uso del hidrógeno, la fiabilidad de la medición de la temperatura cobra cada vez más importancia en los sistemas de producción, almacenamiento y distribución.

¿A qué retos se enfrentan los sensores de temperatura en las aplicaciones de hidrógeno?

El hidrógeno es altamente inflamable y requiere sistemas de sellado y medición extremadamente fiables para garantizar un funcionamiento seguro. Los sensores de temperatura utilizados en estas aplicaciones deben soportar entornos peligrosos, la degradación de los materiales y condiciones de funcionamiento exigentes. Incluso una fuga menor o un fallo en el sellado pueden crear situaciones peligrosas para el personal y los equipos.

Debido a estos riesgos, los entornos con hidrógeno suelen clasificarse como zonas peligrosas. Los sensores de temperatura utilizados en estas zonas suelen requerir homologaciones tales como:

• FM
• ATEX
• IECEx
• Certificaciones de seguridad intrínseca
• Certificaciones de seguridad contra incendios

Estas certificaciones permiten verificar que el instrumento es apto para su uso en entornos peligrosos.

¿Qué es la fragilización por hidrógeno?

La fragilización por hidrógeno se produce cuando las moléculas de hidrógeno penetran en determinados materiales y reducen su resistencia y durabilidad con el paso del tiempo.

Dado que las moléculas de hidrógeno son extremadamente pequeñas, pueden penetrar en materiales como el acero de alta resistencia, el titanio y las aleaciones de aluminio. Con el tiempo, esta exposición puede reducir la elasticidad, la ductilidad y la capacidad de soportar cargas, lo que afecta negativamente a la estabilidad y la repetibilidad de los instrumentos.

Figura 1. Ilustración de la fragilización por hidrógeno

La selección de materiales resistentes a la corrosión y a la fragilización es fundamental para mantener el rendimiento a largo plazo de los sensores en los sistemas de hidrógeno. Más información. 

¿Qué características deben tener los sensores de temperatura para aplicaciones con hidrógeno?

Los sensores de temperatura utilizados en aplicaciones con hidrógeno deben proporcionar mediciones precisas, protección para entornos peligrosos y resistencia a la corrosión y a la fragilización. Deben estar diseñados para mantener un rendimiento estable en entornos operativos adversos, al tiempo que garantizan la seguridad del sistema y el control del proceso. Para obtener más información, consulte el artículo «Selección de transductores de presión para hidrógeno y entornos peligrosos». 

Las características del sensor de temperatura incluyen:

• Materiales en contacto con el producto de acero inoxidable 316L para una mayor resistencia a la corrosión
• Resistencia a la fragilización por hidrógeno
• Homologaciones para entornos peligrosos, como FM, ATEX o IECEx
• Configuraciones de montaje flexibles
• Pantallas digitales opcionales
• Alta precisión y repetibilidad
• Construcción resistente para entornos industriales exigentes

¿Qué opciones de montaje hay disponibles para los sensores de temperatura de hidrógeno?

Los sensores de temperatura de hidrógeno están disponibles en múltiples configuraciones de montaje para adaptarse a diferentes requisitos de instalación y ambientales.

• Un sensor de montaje directo se acopla directamente al pozo termométrico y suele incluir una cabeza o una caja de conexiones montada en la sonda. Un ejemplo es el RTD industrial Ashcroft® S50, fabricado según las normas IEC 60751 y disponible con opciones de diseño a prueba de explosiones, de seguridad intrínseca y no inflamable para entornos peligrosos.

• Una sonda de termopar de montaje remoto utiliza un revestimiento flexible y opciones de cables de conexión configurables para garantizar flexibilidad en la instalación y una mayor durabilidad. Por ejemplo,la sonda de termopar Ashcroft® S80 puede configurarse con o sin cable de extensión y está disponible con opciones de aislamiento de PVC, silicona, PTFE o fibra de vidrio, en función de los requisitos de la aplicación.
  
  

• Una sonda RTD de montaje remoto ofrece mayor flexibilidad y durabilidad para entornos industriales exigentes. La sonda RTD Ashcroft® S81 incluye un revestimiento flexible y es ideal para aplicaciones con hidrógeno expuestas a factores de estrés ambiental, como hornos industriales e instalaciones de fabricación de equipos.

¿Qué debes saber antes de comprar sensores de temperatura para aplicaciones con hidrógeno?

Antes de adquirir sensores de temperatura para aplicaciones con hidrógeno, es importante evaluar los requisitos de conexión, las certificaciones, los rangos de temperatura y los materiales de los cables de conexión. A continuación, se incluyen algunas preguntas que deberá responder: 

1. ¿Qué tipos de conexiones admiten los sensores de su aplicación de hidrógeno? Cada sensor de temperatura específico ofrece opciones de conexión ligeramente diferentes, pero el sensor debe montarse correctamente en el proceso de hidrógeno. Por lo general, se montan en un pozo termométrico o mediante racores de compresión aptos para hidrógeno.
   
   
2. ¿Qué tipo de certificaciones industriales deben tener mis sensores? Depende de las aplicaciones específicas para las que los utilices. Algunas de las certificaciones más habituales que cumplen nuestros sensores son FM, ATEX e IECEX.
   
   
3. ¿Qué rango de temperatura deben tener mis sensores? El rango ideal para sus sensores variará en función de lo extrema que sea su aplicación. Los instrumentos más duraderos de Ashcroft pueden soportar temperaturas de hasta 1000 °C o hasta -250 °C.
   
   
4. ¿Qué materiales de cable utilizan para sus sensores de temperatura? PVC, silicona, PTFE o fibra de vidrio, en función de los requisitos de la aplicación.

¿Quiere saber más?

La elección de sensores de temperatura seguros para sistemas de hidrógeno requiere evaluar las homologaciones para zonas peligrosas, la compatibilidad de los materiales, los requisitos de montaje y la resistencia ambiental. Comprender el entorno operativo y los requisitos de instrumentación es un paso importante para seleccionar sensores de temperatura que funcionen de forma fiable en los sistemas de producción, almacenamiento y transporte de hidrógeno.

Si tiene más preguntas, consulte los recursos relacionados que figuran a continuación o póngase en contacto con nosotros para hablar con un experto en productos. Mientras tanto, descargue nuestra guía para saber cómo evitar los riesgos relacionados con el hidrógeno en sus operaciones.