Un gabinete de gas es un recinto metálico que se utiliza para proporcionar un sistema de ventilación de escape local para prácticamente todos los gases utilizados o generados en las tecnologías de semiconductores, energía solar, MEMS, NANO, energía solar fotovoltaica, fabricación y otras tecnologías avanzadas. [1]
El objetivo principal de los gabinetes de gas es contener posibles fugas en tuberías y accesorios en la conexión del cilindro. El gabinete debe ser ventilado mediante un ventilador y un sistema de escape específicamente diseñados. El sistema de escape del gabinete extrae del gabinete los gases peligrosos que se escapan. En el caso de un gas inflamable, el gabinete contendrá la llama durante un período de tiempo. [2] Se pueden utilizar un gabinete de gas recién reacondicionado, así como gabinetes de gas usados no reacondicionados, según sus requisitos. [3]
Hay una variedad de gabinetes de gas disponibles en el mercado en diferentes configuraciones de cilindros de gas, como diseños de 1, 2 y 3 botellas. Pueden ser nuevos, usados o reacondicionados. Un gabinete para cilindros de gas puede tener muchas características según el gas específico. Estas características incluyen sensor de gas, cabezal rociador, sensor de exceso de flujo, funcionamiento automático con purga automática y sensor de exceso de presión. [ cita necesaria ]
Deben cumplir con las especificaciones del Código uniforme contra incendios y la Asociación Nacional de Protección contra Incendios. Deben cumplir con los códigos de la Asociación de Gas Comprimido y del Instituto de Materiales y Equipos de Semiconductores. También es importante saber si el gabinete cumple con OSHA. OSHA ofrece precauciones de seguridad adicionales relacionadas con el uso de gabinetes de gas. En ausencia de especificaciones finitas o incógnitas, el usuario o diseñador debe buscar la ayuda de un consultor imparcial. [4]
Los gabinetes de gas reacondicionados pueden ser más útiles que los gabinetes de gas usados no reacondicionados debido al minucioso proceso utilizado en el reacondicionamiento y las pruebas profesionales para garantizar que todos los sistemas cumplan con las especificaciones del fabricante. Se pueden utilizar diferentes tipos de gabinetes de gas, según el tipo de gas del cilindro. Los armarios de gas automáticos con múltiples sensores son útiles y cumplen muchos otros requisitos.
También se puede fabricar un gabinete de gas específicamente para las necesidades de una empresa y a menor costo. Se requiere que se utilice un gabinete de gas para la seguridad contra incendios de los cilindros de gas. Los requisitos varían según el estado. Muchos estados no tienen regulaciones avanzadas para los gases industriales peligrosos, ya que su uso es escaso o nulo en ese estado. [5]
Los gabinetes de gas se clasifican en cuatro tipos populares según el tipo de gas. [6] Las categorías son:
Estos gabinetes de gas se utilizan para gases inertes, no reactivos y no tóxicos. También hay disponibles gabinetes de gas automáticos y, por lo tanto, estos gabinetes son menos útiles en comparación con los gabinetes automáticos.
Estos gabinetes están disponibles para gases corrosivos, tóxicos y reactivos. Proporcionan un suministro seguro y limpio de gases de ultra alta pureza. Estos sistemas están diseñados para monitorear una gran cantidad de entradas de instalaciones y sensores de proceso según los requisitos.
Estos gabinetes de gas son útiles cuando se requiere un flujo de gas ininterrumpido. Los gabinetes de gas con cambio automático se pueden definir mediante entradas de masa o presión. También hay software disponible para básculas de múltiples cilindros en cada junta o banco. Los procesos de purga y purga también se pueden realizar sin interrupción de los cilindros conectados. [ cita necesaria ]
Las especificaciones de puertos y válvulas para gabinetes de gas y sistemas de distribución son una parte importante del proceso de selección.
Los gabinetes de gas se pueden distinguir por los tipos de válvulas utilizadas para controlar el flujo. Válvulas manuales. Las válvulas se ajustan o despliegan manualmente mediante una perilla de control, palanca u otro dispositivo manual. Válvulas solenoides. Las válvulas se abren y cierran mediante un imán solenoide desplegado mediante una señal eléctrica. Válvulas piloto de aire. Las válvulas se activan mediante una señal neumática.
Los puertos son aberturas en el colector o sistema de distribución donde se producen las conexiones de entrada y salida. Cada abertura es un puerto de entrada (suministro) o un puerto de salida. El número de cada uno corresponde a los requisitos de la solicitud. La cantidad de puertos de suministro especifica la cantidad de suministros de fluido independientes que podrían interconectarse con el colector o el sistema de colector.
El número de puertos de salida establece el número de salidas en el sistema. Esto frecuentemente se especifica como el número de puertos o válvulas que están o pueden conectarse al colector. Por ejemplo, un colector de 8 puntos tiene 8 puertos o válvulas. El tamaño de los puertos se basa aproximadamente en el tamaño del tubo o tubería con algunas opciones importantes. Para gases industriales es posible adquirir colectores fabricados con tubos de acero inoxidable o con cobre y latón, aunque ambos materiales están dando paso a los tubos de acero inoxidable. (Tenga en cuenta las diferencias entre tubos y tuberías). Las opciones de conexión pueden ser NPT, VCO, Flare u otros tipos.
Para el servicio de gas "limpio para servicio de oxígeno (CFOS)" o para el servicio ultrapuro, los colectores y los conjuntos de cambio generalmente se fabrican con tubos electropulidos de 1/4" de diámetro externo y 316 L (el diámetro interior es electropulido). Los accesorios utilizados para puertos y otras conexiones son exclusivamente los accesorios "VCR". Se necesita capacitación para manejar e instalar correctamente las conexiones VCR utilizando una variedad de materiales de juntas metálicas triturables y no reutilizables. Las juntas metálicas son esenciales para lograr altos índices de fuga de helio.
Las especificaciones de un gabinete de gas detallan todo, desde los caudales de gas hasta el tamaño físico del sistema. [ cita necesaria ]
La presión describe la cantidad de fuerza ejercida sobre un sistema por el gas contenido y presurizado. La mayoría de los gases comprimidos no excederán las 2000 a 2640 libras por pulgada cuadrada (psig), pero algunos pueden alcanzar presiones de 6000 psig. El punto más débil del sistema determina el límite de presión, por lo que cualquier pieza debilitada por el calor, la corrosión o el estrés puede reducir potencialmente la presión máxima del sistema o provocar la ruptura del recipiente. Muchas veces esto es en el punto de soldaduras. [ cita necesaria ]
El caudal detalla el caudal máximo de gas a través de la operación, generalmente medido en pies cúbicos estándar por minuto (scfm).
El rango de temperatura es el rango completo obligatorio de temperaturas seguras de funcionamiento de fluidos o ambiente, expresado en grados Fahrenheit o grados Celsius.
Las dimensiones de tamaño especifican el tamaño físico del gabinete de gas, el sistema de distribución o sus componentes. Tamaño del gabinete: indica el tamaño físico del gabinete de gas o del cuerpo del sistema de distribución. Tamaño del puerto/tubo: indica el tamaño físico de la tubería o de las conexiones del puerto de escape en el sistema, generalmente expresado en pulgadas según un estándar de tamaño como National Pipe Thread (NPT). El tamaño es importante, ya que una línea de tubo de tamaño insuficiente dará como resultado altas caídas de presión, mientras que una línea de tamaño demasiado grande será innecesariamente costosa de instalar.
Los materiales utilizados para construir el gabinete de gas son una parte importante de la selección adecuada del sistema. Los materiales utilizados para la carcasa y las piezas exteriores deben tener una resistencia estructural adecuada, mientras que los materiales para los componentes de manejo de gas deben ser compatibles con los medios, los requisitos de temperatura y las clasificaciones de presión para evitar fugas, rupturas o contaminación.
Un metal ligero y bastante resistente a la corrosión que suele anodizarse para aumentar la resistencia a la corrosión y al desgaste. El aluminio nunca se utiliza para tuberías o accesorios en sistemas modernos de control y distribución de gas industrial, ya que el acero inoxidable 316L (la mejor opción) está disponible. El aluminio no es una opción ideal por su pureza. El aluminio en cualquier forma nunca se utiliza para sistemas de gas industrial ultrapuro.
Un metal blando, dúctil, de baja dureza y excelente resistencia a la corrosión. El cobre se utiliza comúnmente en tubos y tuberías por su inercia y resistencia a la corrosión. El cobre se puede utilizar para niveles bajos de aire, oxígeno y otros gases inertes no críticos, como los sistemas CFOS médicos. Para gases ultrapuros, el acero inoxidable 316L sigue siendo la opción óptima por muchas razones.
Cualquiera de los numerosos polímeros termoplásticos o termoestables de alto peso molecular. Los diferentes grados (como nailon, acetal y policarbonato) tienen diferentes propiedades, pero la mayoría tiene una fuerte resistencia química y a la corrosión.
Metal industrial de uso general con alta resistencia física y dureza. El acero suele estar recubierto o acabado para aumentar sus propiedades de resistencia a la corrosión. El acero se utiliza en las industrias petrolera y petroquímica.
El acero inoxidable 316L se convirtió en el estándar de la industria para accesorios, tuberías y controles en gabinetes de gas y sistemas de distribución a principios de los años 1980. El material se mejora aún más mediante electropulido para hacer que las superficies mojadas sean extremadamente impermeables a los gases más reactivos, creando una superficie que no se desprende. Ha crecido una gran industria en torno al suministro de estos componentes y materiales ultraespecializados.