JUNTA DE EXPANSIÓN PARA PROGRAMA DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA COLABORATIVA INTERNACIONAL A GRAN ESCALA

Para un programa de investigación científica colaborativa internacional a gran escala (DarkSide-20K) en el que participan prestigiosas universidades e institutos de investigación, Belman ha diseñado y fabricado una junta de expansión universal para su instalación en un laboratorio subterráneo en Italia. La junta de expansión se instalará en el sistema de tuberías que transporta argón.

EL PROBLEMA DEL CLIENTE

El proyecto DarkSide-20K implica grandes volúmenes de argón líquido, que generan movimientos térmicos a medida que las tuberías se enfrían. Por lo tanto, el cliente necesitaba absorber movimientos axiales, laterales y angulares de forma combinada. El cliente quería cuatro juntas de expansión y había especificado las juntas de expansión universales UN2SU de Belman para su proyecto. El pedido inicial fue de una junta de expansión, que se probaría en todo el sistema que se estaba fabricando. Si las pruebas resultaban satisfactorias, el cliente solicitaría las piezas restantes. Teniendo en cuenta la larga trayectoria de Belman ayudando con éxito a universidades y centros de investigación con juntas de expansión, el cliente se puso en contacto con Belman con sus especificaciones, solicitando un diseño de junta de expansión adecuado a los requisitos del proyecto.

El impresionante proyecto DarkSide-20k*

El proyecto DarkSide-20K es un programa de investigación científica colaborativa internacional a gran escala cuyo objetivo es detectar materia oscura. Aunque la materia oscura constituye la mayor parte del universo, no puede verse directamente. Los científicos creen que está formada por diminutas partículas invisibles, y el proyecto DarkSide-20K busca detectar estas partículas por primera vez. El experimento utiliza un enorme depósito lleno de argón líquido ultrafrío. Si una partícula de materia oscura choca con un átomo de argón, produce un pequeño destello de luz. Se han diseñado instrumentos de alta sensibilidad para detectar ese pequeño destello.

El detector está ubicado a gran profundidad en Italia, en uno de los laboratorios de investigación subterráneos más grandes del mundo, donde la roca que lo rodea lo protege de la radiación cósmica y otras perturbaciones. DarkSide-20k está diseñado para ser extremadamente sensible y reducir las señales no deseadas a casi cero: menos de una señal falsa durante muchos años de funcionamiento. Al analizar cuidadosamente el momento y la forma de estos pequeños destellos de luz dentro del argón líquido, los científicos pueden distinguir las interacciones reales de partículas de la radiación de fondo normal. Gracias a esta precisión excepcional, DarkSide-20k no sólo buscará materia oscura, sino que también podrá detectar neutrinos de estrellas en explosión conocidas como supernovas. Si se produce una supernova en cualquier lugar de nuestra galaxia, el detector podría observar el estallido de neutrinos que emite e incluso estudiar las primeras etapas de la explosión. En términos sencillos, DarkSide-20k es como un micrófono ultrasilencioso y altamente sensible que escucha los susurros más débiles del espacio, ya procedan de la materia oscura o de estrellas distantes en explosión.
*= Fuente: https://www.lngs.infn.it/en/darkside

LA SOLUCIÓN DE BELMAN

Junta de expansión universal para un programa de investigación científica colaborativa internacional (DarkSide-20K)

Atendiendo las peticiones del cliente y sus especificaciones detalladas, Belman diseñó y fabricó una junta de expansión universal hecha a medida. Dado que la junta de expansión se instalará en equipos sensibles que funcionan con argón, tanto la calidad excepcional del producto como una cuidadosa selección de materiales fueron esenciales. A petición del cliente, la junta de expansión se fabricó íntegramente en acero inoxidable 1.4307 (AISI 304L), incluidos fuelles, brida y tubo intermedio, lo que garantiza una excelente resistencia a bajas temperaturas. Los dos fuelles, combinados con el tubo intermedio, permiten que la junta de expansión absorba movimientos axiales, laterales y angulares en combinación. La junta de expansión no tiene tirantes, ya que el cliente ha dispuesto anclajes para controlar el sistema de tuberías.

Extremos de conexión especiales debido a estrictas limitaciones de espacio

Para adaptarse a las estrictas limitaciones de espacio, la junta de expansión se suministró con extremos de conexión especiales, anillos de soldadura, en lugar de bridas convencionales con orificios para pernos. El cliente los soldará desde el borde exterior directamente a una placa. Las conexiones con bridas tradicionales no se consideraron adecuadas, ya que el sellado de uniones brida a brida a temperaturas criogénicas puede ser complejo. Un extremo de soldadura estándar habría aumentado la longitud total en al menos 40 mm, mientras que los anillos de soldadura especiales solo requieren 3 mm de espacio adicional. Esta solución compacta es viable gracias a la baja presión de funcionamiento del sistema.

¿Por qué elegir el acero AISI 304L para aplicaciones con argón?

Dado que las juntas de expansión se utilizarán en una aplicación con argón como medio y con temperaturas de funcionamiento que descienden hasta -100°C, las juntas de expansión se han fabricado íntegramente en acero inoxidable 1.4307 (AISI 304L). Este material presenta una excelente resistencia a bajas temperaturas y es más rentable en comparación con calidades de aleación superior. Si los niveles de cloruros son bajos, 1.4307 (AISI 304L) es suficiente. Además, debido a su bajo contenido en carbono, este material ofrece una resistencia superior en entornos subterráneos/del suelo. Dado que el sistema de tuberías/laboratorio está bajo tierra, esto resulta totalmente lógico. Para aplicaciones criogénicas (bajas temperaturas) a menudo se requieren “materiales L” (materiales con bajo contenido de carbono), ya que el carbono puede provocar reestructuraciones internas. Esto perjudica las propiedades a bajas temperaturas, ya que el material se vuelve quebradizo.

Belman: amplia experiencia en soluciones de juntas de expansión para institutos de investigación y proyectos universitarios

En Belman nos inspira continuamente el ingenio que hay detrás de algunos de los proyectos de ingeniería más ambiciosos del mundo. La capacidad de las mentes brillantes para llevar los límites tecnológicos aún más lejos nunca deja de impresionarnos. Belman presta su apoyo, con gran experiencia y orgullo, a prestigiosas universidades y a sus brillantes talentos en ingeniería, y se complace en contribuir a notables iniciativas de investigación en todo el mundo. Belman ha suministrado juntas de expansión a numerosas universidades e institutos de investigación, tanto en Europa como fuera de las fronteras europeas. Como socio de confianza, Belman ofrece asesoramiento especializado y juntas de expansión diseñadas a medida para proyectos avanzados de investigación y desarrollo. Con décadas de experiencia en ingeniería, aportamos un profundo conocimiento técnico del diseño de juntas de expansión a entornos de alta precisión y muy exigentes, tanto si la aplicación implica producción de hidrógeno, proyectos piloto de captura de CO₂, sistemas de lanzamiento espacial, fuentes de espalación como otros esfuerzos científicos. A través de estas colaboraciones, Belman sigue apoyando los avances en ingeniería de vanguardia y contribuye a dar forma al futuro de la tecnología industrial. Entre otros encargos, hemos tenido el privilegio de suministrar juntas de expansión para proyectos innovadores en el CERN, la Universidad de Oxford, la Universidad de Cranfield y la Universidad Bundeswehr de Múnich.