O Setor de Criogenia conta atualmente com duas liquefatoras de Hélio, Linde 1410. A liquefatora de Hélio mais antiga (instalada em 1985, com controle manual) opera com três compressores 1400 (dois em trabalho e um em descanso). A liquefatora mais nova (instalada em 2013, com controle computadorizado) opera com um compressor do tipo RS (parafuso). As duas liquefatoras contam com pré-resfriamento do gás com Nitrogênio líquido, com um sistema de pré-purificação do gás e um complexo sistema de recuperação de gás que atende a todos os laboratórios de pesquisa da instituição. Usuários externos também têm sido rotineiramente atendidos através do transporte ao Setor do gás recuperado em baterias móveis, para posterior purificação e re-liquefação. A produção máxima de Hélio líquido com a liquefatora mais nova é de no máximo 15 litros/hora, quando se utiliza gás com grau de impurezas menor que 0.5% sem pré-resfriamento por Nitrogênio líquido.
Também instalada há uma liquefatora de Nitrogênio, Linde Linit-25 que pode produzir cerca de 20 litros/hora, porem, esta quantidade é suficiente para suprir apenas cerca de 2/3 da demanda total.
Estrategicamente, é importante salientar que, para se manter a infraestrutura de produção de Hélio líquido, é necessário ter Nitrogênio líquido, isto é: a falta de Nitrogênio líquido inviabiliza a produção de Hélio líquido.
Um dos motivos é que o processo de pré-purificação do gás Hélio, o qual é realizado em outra máquina antes da sua injeção na liquefatora, é essencial e é feito através do uso de Nitrogênio líquido. O outro motivo é que a produção de Hélio líquido é aumentada (ela praticamente duplica) com o pré-resfriamento, através de Nitrogênio líquido, do gás injetado na liquefatora. O resultado é que para se produzir um litro de Hélio líquido consome-se cerca de cinco litros de Nitrogênio líquido.
Ao custo básico do Nitrogênio líquido deve-se levar em conta um fator da ordem de 40% que representa as perdas por evaporação do produto durante o armazenamento, manuseio e geração de gás comprimido.
Relação dos principais equipamentos instalados no Setor de Criogenia do IFSC-USP (até Dezembro/2013)
Liquefação de Nitrogênio Líquido
- Um Liquefator de Nitrogênio – Marca: Linde – Modelo: Linit 25.
- Um compressor de ar para entrada do Liquefator de Nitrogênio – Marca: Kaeser – Modelo: CSC-76 (10 bar – 87 l/s).
- Um secador de ar, por refrigeração, para entrada do Liquefator de Nitrogênio – Marca: Atlas Copco – Modelo: FX 14 (200 l/ s – 16 Bar).
- Um tanque criogênico horizontal estacionário para Nitrogênio líquido – Marca: Statebourne Cryogenics Ltd. – Modelo: HV 1000/2 – (1.000 litros – 3 bar).
- Uma bomba criogênica para transferência de Nitrogênio líquido – Marca: Grofe – Modelo: GR–60T (8 l/min).
- Um tanque criogênico vertical estacionário para Nitrogênio (armazenamento de líquido e geração de gás) – 5.883 litros – Marca: MVE – Modelo: VCS-1500 NC – 250-MVE.
- Um vaporizador de Nitrogênio, instalado junto ao tanque VCS-1500 NC – Marca: MVE – Modelo: 1500 SCFH (~42 m3/h).
- Dois tanques criogênicos horizontais para Nitrogênio líquido de 500 litros – Marca: BOC–Cryoproducts – Modelo: 500 e Marca: Cryometal – Modelo: TNL-500.
- Dez tanques criogênicos para Nitrogênio líquido de 50 litros cada (para transporte e transferências) – Marca: Cryometal e MVE.
- Um tanque criogênico para Nitrogênio líquido de 25 litros (para transporte e transferências) – Marca: MVE – Modelo: MVE Millennium 2000-XC-20.
- Uma rede de distribuição de Nitrogênio líquido isolada a vácuo (120 metros) – Marca: VBC-Vacuum Barrier Corporation.
- Uma bomba de vácuo mecânica acoplada a rede de distribuição de Nitrogênio líquido – Marca: Edwards – Modelo: RV5.
- Medidor e sensor de vácuo para a rede de distribuição de Nitrogênio líquido – Marca: Philips–VBC – Modelo: 275 CG (1 mTorr).
Liquefação de Hélio líquido
- Um liquefator de Hélio – Marca: Koch Process Systems Inc. – Modelo: 1410.
- Um liquefator de Hélio – Marca: Linde – Modelo: 1410.
- Três compressores para gás Hélio – entrada do Liquefator de Hélio – Marca: Koch Process Systems Inc. – Modelo: 1400 ( 4 pistões ).
- Um compressor Linde modelo RS (parafuso).
- Purificador de gás Hélio – Marca: Process Systems International Inc. –Modelo: 500 (17 m3/h).
- Monitor de pureza de gás Hélio – Marca: Gow-Mac – Modelo: 20–02030014 (0–20% de ar).
- Um calibrador de pressão – Marca: Watson Smith – Modelo: 0–10 bar.
- Quatro adsorvedores criogênico para gás Hélio para entrada do Liquefator de Hélio – Marca: Koch Process Systems Inc. – Modelo: HE-40011G.
- Uma torre de refrigeração de água para os compressores do Liquefator de Hélio – Marca: SEMCO – Modelo: VXT-40 (~145m3/h).
- Três compressores de alta pressão para gás Hélio utilizados para recuperação de gás – (1) Marca: Reavel – Modelo: SAT4H (~9 m3 /h) – (2) Marca: Bauer – Modelo: 50 B (~18 m3/h) 3) Marca: Air Long – Modelo: AL7003 (~13 m3/h).
- Três Balões para recuperação de gás Hélio – Marca: Koch Process Systems Inc. – Modelo: 9m3.
- Quatro baterias estacionárias de cilindros de alta pressão, totalizando 168 cilindros, para recuperação de gás hélio – Marca: Cilbrás, White Martins e Air Liquid – Modelo: DOT-3AA2400.
- Quatro baterias moveis de cilindros de alta pressão, totalizando 36 cilindros para recuperação de gás hélio de usuários externos – Marca: Cilbrás, White Martins e Air Liquid – Modelo: DOT-3AA2400.
- Seis medidores de vazão de gás Hélio para recuperação de gás hélio – Marca: LAO – Modelo: G4.
- Dois tanques criogênicos para armazenamento de Hélio líquido– (500 litros cada) – Marca: Cryofab – Modelo: CMSH–500.
- Quatro tanques criogênicos para armazenamento de Hélio líquido – (60 litros cada) – Marca: Cryofab – Modelo: CMSH–60.
- Uma rede complexa de tubulações e sistemas de segurança para recuperação de Hélio gasoso sob baixa pressão de todos os laboratórios do IFSC-USP.
- Uma plataforma elevatória fixa para entrada/saída de cilindros, criostatos, etc. entre a criogenia e veículos automotores.
Área de Nitrogênio gasoso comprimido
- Um gerador de nitrogênio gás para distribuição em rede – Marca: Messer MG Generon – Modelo: Generon HP-6202 (~27 Nm3/h com 1% de O2).
- Um reservatório para gás nitrogênio sob alta pressão – Marca: Brunner Eng & MFG Inc. – Modelo: 300 litros – 10 bar.
- Um reservatório para gás nitrogênio sob alta pressão – Marca: Brunner Eng & MFG Inc. – Modelo: 100 litros – 10 bar.
- Uma rede complexa tubulações para distribuição de Nitrogênio gasoso sob alta pressão a todos os laboratórios do IFSC-USP.
Área de ar comprimido
- Um compressor estacionário de parafuso rotativo – Marca: Atlas Copco – Modelo: GA-15-N/S – 200120 (~40 l/s).
- Um compressor estacionário de parafuso rotativo – Marca: Atlas Copco – Modelo: GA- 10-FF (~27 l/s).
- Um compressor estacionário de parafuso rotativo – Marca: Atlas Copco – Modelo: GA-7–125 (~17 l/s).
- Um compressor estacionário de parafuso rotativo – (Estamos comprando, verba já liberada) – Marca: Atlas Copco – Modelo: GA-18 + 125 AFF (~50 l/s).
- Um reservatório para ar Comprimido – Marca: não identificada – Volume: 600 litros – 12 bar.
- Uma rede complexa tubulações para distribuição de ar comprimido a todos os laboratórios do IFSC-USP.
Área de manutenção de sistemas e vácuo e criostatos
- Um detector de vazamento para sistemas de vácuo – Marca: Balzer – Modelo: HLT 100.
- Um medidor de vácuo (com controle de leituras e entrada para dois sensores) – Marca: Pfeiffer – Modelo: TPG 262 (5x10e-11 mbar a 55000 mbar).
- Um medidor de vácuo (com controle de leituras e entrada para dois sensores) – Marca: Pfeiffer – Modelo: TPG 252A (5x10e-11 mbar a 55000 mbar).
- Um sensor de pressão (vácuo) PIRANI – Marca: Pfeiffer – Modelo: TPR 280 (5x10e-4 mbar a 1000 mbar).
- Dois sensores de pressão (vácuo) Full Range – Marca: Pfeiffer – Modelo: PKR 251 (5x10e-9 mbar a 1000 mbar).
- Um sensor de pressão (vácuo) – Marca: Pfeiffer – Modelo: IKR 251 (5x10e-9 mbar a 5x10e-3 mbar).
- Uma bomba turbo molecular com controlador e acessórios – Marca: Pfeiffer–(Balzer) – Modelo: TMU 260 (210 l/s).
- Uma bomba turbo molecular com controlador e acessórios – Marca: Pfeiffer – Modelo: TPH 170 (170 l/s ).
- Uma bomba mecânica de vácuo – Marca: Edwards – Modelo: RV8.
- Uma bomba mecânica de vácuo – Marca- Edwards – Modelo: E2M8.
- Vários acessórios para vácuo: bellows KF, flanges KF e CF, abraçadeiras KF, anilhas, anéis de vedação e conexões, etc.