Seguici su:

Ultimo aggiornamento: 1 Agosto 2024

Elio: usi e applicazioni del gas nobile

L’elio è un gas nobile dalle caratteristiche uniche e dalle innumerevoli applicazioni in vari settori industriali. Conosciuto per essere inerte, estremamente leggero e non infiammabile, l’elio offre proprietà chimiche e fisiche che lo rendono essenziale per molteplici utilizzi, dalla medicina all’elettronica, dalla saldatura all’industria alimentare. In questo articolo vedremo in dettaglio quali sono le principali applicazioni dell’elio, evidenziando il suo ruolo fondamentale nelle più moderne tecnologie.

Le proprietà uniche dell’elio

Lo sapevi che l’elio è il secondo elemento più abbondante nell’universo? Tuttavia, qui sulla Terra è relativamente raro. Ecco alcune delle sue caratteristiche principali:
• La sua formula chimica è He
• L’elio possiede una densità relativa di 0,138
• Il punto di ebollizione dell’elio è estremamente basso, a -269°C, cosa che lo rende ideale per quelle applicazioni che richiedono temperature criogeniche
• Elevata conduttività termica
• Basso peso specifico
• Incolore, inodore e insapore
• L’elio è chimicamente inerte, stabile anche a basse temperature

Queste proprietà fisiche consentono all’elio di essere utilizzato in applicazioni che richiedono un ambiente controllato, privo di reazioni chimiche indesiderate, specialmente a temperature molto basse. Inoltre, l’elio è incolore, inodore e insapore, caratteristiche che lo rendono adatto anche per applicazioni sensibili come quelle mediche e alimentari.

Applicazioni dell’elio nel settore sanitario

Una delle applicazioni più critiche dell’elio è all’interno del settore sanitario, dov’è utilizzato principalmente nella risonanza magnetica e nella risonanza magnetica nucleare. L’elio liquido è fondamentale per mantenere i magneti superconduttori a temperature estremamente basse, prevenendo il surriscaldamento e garantendo il funzionamento continuo e affidabile di tutte le apparecchiature.
Inoltre, l’elio è impiegato in altre tecnologie mediche avanzate che richiedono condizioni di temperatura rigorose e la massima stabilità chimica, contribuendo a diagnosticare e trattare una vasta gamma di condizioni mediche.
Ad esempio, nella criogenia medica, l’elio viene utilizzato per congelare e conservare campioni biologici e farmaceutici. Oltre a queste applicazioni, in campo medico l’elio è utilizzato anche nella ventilazione a elio-ossigeno (heliox) per pazienti con difficoltà respiratorie. La miscela di elio e ossigeno, infatti, è meno densa dell’aria, consentendo una respirazione più facile per i pazienti con ostruzioni delle vie aeree.

L’elio nella saldatura e nel taglio

Nel settore della saldatura, l’elio gassoso viene utilizzato come gas di protezione nei processi di saldatura TIG, MIG, MAG, plasma e laser. Grazie alla sua caratteristica leggerezza e all’alta energia di ionizzazione, l’elio consente di operare con parametri di saldatura estremi, aumentando la produttività e migliorando la protezione del bagno di fusione.
L’elio, per esempio, è particolarmente adatto per la saldatura di materiali come l’alluminio e il rame, che disperdono rapidamente il calore. La sua alta energia di ionizzazione consente di ottenere temperature elevate necessarie per fondere questi materiali in modo efficace. Inoltre, l’elio contribuisce a una maggiore stabilità dell’arco elettrico durante la saldatura, migliorando la qualità del giunto saldato e riducendo le possibilità di difetti.

L’elio è raramente utilizzato in forma pura e viene spesso miscelato con altri gas come l’argon per ottimizzare le condizioni di saldatura. Le miscele di elio-argon sono comunemente impiegate per la saldatura di acciai inossidabili, leghe di nichel e altri metalli non ferrosi.
• Maggiore produttività: le alte temperature raggiunte con l’elio aumentano la velocità di saldatura.
• Migliore qualità delle saldature: l’elio riduce le imperfezioni e i difetti nei giunti saldati.
• Versatilità: adatto per diversi tipi di materiali e processi di saldatura.

L’elio nell’industria alimentare

L’elio trova applicazione anche nell’industria alimentare, in particolare per il rilevamento delle perdite (leak detection). Grazie alla dimensione ridotta delle sue molecole, l’elio può uscire da fori molto piccoli, caratteristica che lo rende un alleato prezioso nel garantire la tenuta di confezioni e sistemi di imballaggio. L’uso dell’elio in questo settore è fondamentale per mantenere la qualità e la sicurezza degli alimenti, contribuendo a prolungare la shelf life dei prodotti e a prevenirne la contaminazione.

Ad esempio, l’elio viene utilizzato nei processi di confezionamento in atmosfera modificata, dove sostituisce l’aria all’interno delle confezioni per prevenire l’ossidazione e la crescita microbica. Questo aiuta a mantenere la freschezza e il sapore degli alimenti per un periodo più lungo.
• Confezionamento in atmosfera modificata, per mantenere gli alimenti freschi più a lungo.
• Rilevazione delle perdite per garantire l’integrità di confezioni e serbatoi.
• Controllo qualità per monitorare e garantire la sicurezza degli alimenti.

L’elio nell’additive manufacturing

L’elio trova applicazione anche nel settore della stampa 3D, all’interno di processi come l’Electron Beam Melting e Directed Energy Deposition, dove viene utilizzato sia puro che miscelato, sfruttando le sue peculiarità di ionizzazione per aumentare la velocità e l’efficienza del processo di produzione.
In particolare, nel processo EBM, l’elio è utilizzato puro per le sue proprietà di ionizzazione che consentono di ottenere una fusione precisa e di alta qualità. Nel processo DED, invece, l’elio può essere usato puro o miscelato con altri gas per ottimizzare le condizioni di lavorazione e migliorare le prestazioni finali dei componenti prodotti.
• Grazie alla sua alta energia di ionizzazione, l’elio permette di accelerare i processi di fusione.
• La precisione e la stabilità offerte dall’elio garantiscono prodotti finali di alta qualità.
• L’elio può essere utilizzato in diversi processi di Additive Manufacturing, adattandosi alle specifiche esigenze di produzione.

L’elio nelle immersioni e in altre applicazioni

Nel campo delle immersioni subacquee, l’elio è utilizzato nelle miscele di gas respiratori insieme a ossigeno e azoto. La sua bassa densità riduce la resistenza respiratoria a profondità elevate, migliorando la sicurezza e il comfort dei subacquei. Le miscele di elio-ossigeno, conosciute come heliox, sono utilizzate nelle immersioni profonde per ridurre gli effetti narcotici dell’azoto sotto pressione, permettendo ai subacquei di operare a grandi profondità per periodi più lunghi.

L’elio è anche impiegato come gas di trasporto nella cromatografia, una tecnica analitica utilizzata in molti laboratori per separare e analizzare composti chimici. La cromatografia è essenziale per l’analisi di farmaci, prodotti chimici e campioni ambientali, e l’elio, grazie alla sua inerzia e leggerezza, fornisce risultati precisi e affidabili.
Inoltre, l’elio trova applicazione nella produzione di semiconduttori, pannelli LCD e cavi in fibra ottica. Nel settore dei semiconduttori, per esempio, l’elio è utilizzato per raffreddare i componenti durante la produzione e per creare ambienti controllati privi di contaminanti.

Le soluzioni Nippon Gases per la fornitura di elio

Nippon Gases è un’azienda storica nel settore dei gas industriali, fondata nel 1920 e parte del gruppo Nippon Sanso Holdings Corporation. Nippon Gases è anche un importante produttore e fornitore di elio e, con due impianti situati a Chivasso e Anagni, l’azienda offre soluzioni avanzate per lo stoccaggio, il mantenimento e la distribuzione dell’elio sia in fase gassosa che liquida.
L’azienda si distingue per la sua capacità di fornire elio di alta qualità in diverse modalità, tra cui bombole di elio gassoso, pacchi bombole e dewar per elio liquido. Nippon Gases supporta una vasta gamma di applicazioni, dal settore sanitario alla saldatura, dall’industria alimentare alla produzione elettronica, offrendo soluzioni personalizzate in grado di aumentare sensibilmente l’efficienza e la produttività dei processi industriali.
Grazie a un sistema logistico a 360° e a un impegno costante verso innovazione e sostenibilità, Nippon Gases è in grado di garantire forniture affidabili e di alta qualità. La diversità delle sorgenti protette e la capacità di rispondere prontamente alle esigenze dei clienti fanno di Nippon Gases un partner di fiducia nel settore dei gas industriali.

Contattaci

Articoli correlati