O helio é un elemento químico co símbolo He e número atómico 2. É un gas atmosférico raro, incoloro, insípido, insípido, non tóxico, non inflamable e só lixeiramente soluble en auga. A concentración de helio na atmosfera é de 5,24 x 10-4 en porcentaxe en volume. Ten os puntos de ebulición e fusión máis baixos de calquera elemento e existe só como gas, excepto en condicións extremadamente frías.

O helio transpórtase principalmente en forma gasosa ou líquida e utilízase en reactores nucleares, semicondutores, láseres, lámpadas, supercondutividade, instrumentación, semicondutores e fibra óptica, crioxénica, resonancia magnética e investigación de laboratorio de I+D.

A fonte fría de baixa temperatura

O helio utilízase como refrixerante crioxénico para fontes de refrixeración crioxénica, como a resonancia magnética (RMN), a espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), o acelerador cuántico de partículas supercondutor, o gran colisionador de hadróns, o interferómetro (SQUID), a resonancia de espín electrónico (ESR) e o almacenamento de enerxía magnética supercondutor (SMES), os xeradores supercondutores MHD, os sensores supercondutores, a transmisión de enerxía, o transporte maglev, o espectrómetro de masas, os imáns supercondutores, os separadores de campo magnético forte, os imáns supercondutores de campo anular para reactores de fusión e outras investigacións crioxénicas. O helio arrefría os materiais e imáns supercondutores crioxénicos ata case o cero absoluto, punto no que a resistencia do supercondutor cae repentinamente a cero. A resistencia moi baixa dun supercondutor crea un campo magnético máis potente. No caso dos equipos de resonancia magnética utilizados nos hospitais, os campos magnéticos máis fortes producen máis detalles nas imaxes radiográficas.

O helio úsase como superrefredante porque ten os puntos de fusión e ebulición máis baixos, non solidifica á presión atmosférica e a 0 K, e o helio é quimicamente inerte, o que fai que sexa case imposible que reaccione con outras substancias. Ademais, o helio convértese en superfluído por debaixo de 2,2 Kelvin. Ata o de agora, a ultramobilidade única non se explotou en ningunha aplicación industrial. A temperaturas inferiores a 17 Kelvin, non hai substituto para o helio como refrixerante na fonte crioxénica.

Aeronáutica e Astronáutica

O helio tamén se usa en globos e dirixibles. Debido a que o helio é máis lixeiro que o aire, os dirixibles e os globos énchense de helio. O helio ten a vantaxe de non ser inflamable, aínda que o hidróxeno é máis flotante e ten unha menor taxa de escape da membrana. Outro uso secundario é na tecnoloxía de foguetes, onde o helio se usa como medio de perda para desprazar o combustible e o oxidante nos tanques de almacenamento e condensar hidróxeno e osíxeno para fabricar combustible de foguete. Tamén se podería usar para eliminar o combustible e o oxidante do equipo de apoio terrestre antes do lanzamento e podería prearrefriar o hidróxeno líquido na nave espacial. No foguete Saturno V usado no programa Apollo, necesitábanse uns 370.000 metros cúbicos (13 millóns de pés cúbicos) de helio para o lanzamento.

Detección e análise de detección de fugas en tubaxes

Outro uso industrial do helio é a detección de fugas. A detección de fugas utilízase para detectar fugas en sistemas que conteñen líquidos e gases. Dado que o helio se difunde a través dos sólidos tres veces máis rápido que o aire, utilízase como gas trazador para detectar fugas en equipos de alto baleiro (como tanques crioxénicos) e recipientes de alta presión. O obxecto colócase nunha cámara, que logo se evacua e énchese con helio. Mesmo a taxas de fuga tan baixas como 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), o helio que escapa a través da fuga pode ser detectado por un dispositivo sensible (un espectrómetro de masas de helio). O procedemento de medición adoita estar automatizado e chámase proba de integración do helio. Outro método máis sinxelo é encher o obxecto en cuestión con helio e buscar manualmente fugas usando un dispositivo portátil.

O helio úsase para a detección de fugas porque é a molécula máis pequena e é unha molécula monoatómica, polo que o helio se filtra facilmente. O gas helio énchese no obxecto durante a detección de fugas e, se se produce unha fuga, o espectrómetro de masas de helio poderá detectar a localización da fuga. O helio pódese usar para detectar fugas en foguetes, tanques de combustible, intercambiadores de calor, liñas de gas, electrónica, tubos de TELEVISIÓN e outros compoñentes de fabricación. A detección de fugas con helio utilizouse por primeira vez durante o proxecto Manhattan para detectar fugas en plantas de enriquecemento de uranio. O helio para a detección de fugas pódese substituír por hidróxeno, nitróxeno ou unha mestura de hidróxeno e nitróxeno.

Soldadura e traballos con metais

O gas helio úsase como gas protector na soldadura por arco e na soldadura por arco de plasma debido á súa maior enerxía potencial de ionización que outros átomos. O gas helio arredor da soldadura impide que o metal se oxide no estado fundido. A alta enerxía potencial de ionización do helio permite a soldadura por arco de plasma de metais diferentes que se usan na construción, na construción naval e na industria aeroespacial, como o titanio, o circonio, o magnesio e as aliaxes de aluminio. Aínda que o helio do gas protector pode ser substituído por argon ou hidróxeno, algúns materiais (como o titanio e o helio) non poden ser substituídos para a soldadura por arco de plasma. Porque o helio é o único gas que é seguro a altas temperaturas.

Unha das áreas de desenvolvemento máis activas é a soldadura de aceiro inoxidable. O helio é un gas inerte, o que significa que non sofre ningunha reacción química cando se expón a outras substancias. Esta característica é particularmente importante nos gases de protección para soldaduras.

O helio tamén conduce ben a calor. Por iso se usa habitualmente en soldaduras onde se require unha maior entrada de calor para mellorar a mollabilidade da soldadura. O helio tamén é útil para aumentar a velocidade.

O helio adoita mesturarse con argón en cantidades variables na mestura de gas protector para aproveitar ao máximo as boas propiedades de ambos os gases. O helio, por exemplo, actúa como gas protector para axudar a proporcionar modos de penetración máis amplos e superficiais durante a soldadura. Pero o helio non proporciona a limpeza que fai o argón.

Como resultado, os fabricantes de metais adoitan considerar mesturar argón con helio como parte do seu proceso de traballo. Para a soldadura por arco metálico con protección gasosa, o helio pode constituír entre o 25 % e o 75 % da mestura de gas na mestura de helio/argón. Ao axustar a composición da mestura de gas protector, o soldador pode influír na distribución da calor da soldadura, o que á súa vez afecta á forma da sección transversal do metal de soldadura e á velocidade de soldadura.

Industria de semicondutores electrónicos

Como gas inerte, o helio é tan estable que apenas reacciona con outros elementos. Esta propiedade fai que se empregue como escudo na soldadura por arco (para evitar a contaminación do osíxeno no aire). O helio tamén ten outras aplicacións críticas, como os semicondutores e a fabricación de fibra óptica. Ademais, pode substituír o nitróxeno no mergullo profundo para evitar a formación de burbullas de nitróxeno na corrente sanguínea, evitando así o mareo.

Volume de vendas globais de helio (2016-2027)

O mercado mundial de helio alcanzou os 1825,37 millóns de dólares estadounidenses en 2020 e espérase que alcance os 2742,04 millóns de dólares estadounidenses en 2027, cunha taxa de crecemento anual composta (TCAC) do 5,65 % (2021-2027). A industria ten unha gran incerteza nos próximos anos. Os datos de previsión para 2021-2027 neste artigo baséanse no desenvolvemento histórico dos últimos anos, nas opinións dos expertos da industria e nas opinións dos analistas deste artigo.

A industria do helio está moi concentrada, provén de recursos naturais e conta con fabricantes globais limitados, principalmente nos Estados Unidos, Rusia, Qatar e Alxeria. No mundo, o sector de consumo concéntrase nos Estados Unidos, China, Europa e outros países. Os Estados Unidos teñen unha longa historia e unha posición inquebrantable na industria.

Moitas empresas teñen varias fábricas, pero non adoitan estar preto dos seus mercados de consumo obxectivo. Polo tanto, o produto ten un custo de transporte elevado.

Desde os primeiros cinco anos, a produción medrou moi lentamente. O helio é unha fonte de enerxía non renovable e os países produtores están en vigor políticas para garantir o seu uso continuado. Algúns predín que o helio se esgotará no futuro.

A industria ten unha alta proporción de importacións e exportacións. Case todos os países usan helio, pero só uns poucos teñen reservas de helio.

O helio ten unha ampla gama de usos e estará dispoñible en cada vez máis campos. Dada a escaseza de recursos naturais, é probable que a demanda de helio aumente no futuro, o que require alternativas axeitadas. Espérase que os prezos do helio sigan subindo de 2021 a 2026, pasando de 13,53 $/m3 (2020) a 19,09 $/m3 (2027).

A industria vese afectada pola economía e as políticas. A medida que a economía global se recupera, cada vez máis xente está preocupada por mellorar os estándares ambientais, especialmente en rexións subdesenvolvidas con grandes poboacións e rápido crecemento económico, a demanda de helio aumentará.

Na actualidade, entre os principais fabricantes mundiais están Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) e Gazprom (Ru), etc. En 2020, a cota de vendas dos 6 principais fabricantes superará o 74 %. Espérase que a competencia no sector se intensifique nos próximos anos.

Equipos crioxénicos HL

Debido á escaseza de recursos de helio líquido e ao aumento do prezo, é importante reducir a perda e a recuperación do helio líquido no seu proceso de uso e transporte.

HL Cryogenic Equipment, fundada en 1992, é unha marca afiliada a HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co., Ltd. HL Cryogenic Equipment dedícase ao deseño e fabricación de sistemas de tubaxes crioxénicas illadas de alto baleiro e equipos de apoio relacionados para satisfacer as diversas necesidades dos clientes. A tubaxe illada ao baleiro e a mangueira flexible están construídas con materiais illados especiais de alto baleiro e multicapa multipantalla, e pasan por unha serie de tratamentos técnicos extremadamente rigorosos e tratamento de alto baleiro, que se utilizan para transferir osíxeno líquido, nitróxeno líquido, argón líquido, hidróxeno líquido, helio líquido, gas etileno licuado LEG e gas natural licuado GNL.

A serie de produtos de tubos con camisa de baleiro, mangueiras con camisa de baleiro, válvulas con camisa de baleiro e separadores de fases da empresa HL Cryogenic Equipment, que pasaron por unha serie de tratamentos técnicos extremadamente estritos, utilízanse para a transferencia de osíxeno líquido, nitróxeno líquido, argón líquido, hidróxeno líquido, helio líquido, LEG e GNL, e estes produtos reciben servizo para equipos crioxénicos (por exemplo, tanques crioxénicos, depósitos Dewar e caixas frías, etc.) en industrias de separación de aire, gases, aviación, electrónica, supercondutores, chips, montaxe automatizada, alimentos e bebidas, farmacia, hospitais, biobancos, caucho, fabricación de novos materiais, enxeñaría química, ferro e aceiro e investigación científica, etc.

HL Cryogenic Equipment Company converteuse no provedor/vendedor cualificado de Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani e Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang), etc.