Bombas criognicas de Vanzetti Engineering al servicio de la investigacin cientfica 1px27
VANZETTI ENGINEERING | La compaa suministrar dos bombas criognicas de su serie VT-1 para el proyecto de construccin de una torre de destilacin criognica para producir argn ultra-puro.
Las bombas criognicas de Vanzetti Engineering han sido seleccionadas para el proyecto ARIA del Instituto Italiano de Fsica Nuclear (INFN). La compaa suministrar dos bombas criognicas de su serie VT-1 para el proyecto que consiste en la construccin de una torre de destilacin criognica de 350 metros de altura en Cerdea para producir argn ultra-puro, necesario para para la realizacin de experimentos con materia oscura. Las bombas criognicas sern componentes del circuito auxiliar de la planta, cuya funcin es recircular el nitrgeno lquido hacia la unidad primaria de destilacin de argn puro.
El proyecto Aria, iniciado en 2015, forma parte del experimento DarkSide-20k*, realizado en los Laboratorios Nacionales Gran Sasso (LNGS) del INFN, cuyo objetivo es detectar la presencia de materia oscura. La materia oscura, cuya naturaleza sigue siendo desconocida hasta la fecha, constituye la mayor parte de la materia de nuestro universo, donde est presente en cantidades cinco veces mayores que la materia ordinaria. Por tanto, la comprensin de su naturaleza sigue siendo uno de los principales mbitos de investigacin de la fsica fundamental, ya que supondra una contribucin decisiva a los estudios de cosmologa, fsica y astrofsica. El experimento DarkSide-20k est dirigido por la Colaboracin Cientfica Internacional DarkSide, en la que trabajan ms de 500 investigadores de universidades e institutos de investigacin de todo el mundo.
Para llevar a cabo el experimento, los investigadores utilizarn un detector que emplea argn lquido como centelleador para detectar la interaccin de las WIMP (siglas en ingles de Weakly Interacting Massive Particles o partculas masivas dbilmente interactuantes), una especie de partculas que algunas teoras consideran entre las candidatas ms prometedoras como componentes de la materia oscura. Para realizar esto se necesitarn grandes cantidades de argn empobrecido, es decir, sin el istopo 39. Esto ha llevado al desarrollo de dos proyectos del INFN relacionados con DarkSide: Urania y Aria.
La primera es la construccin de una instalacin en Colorado, donde se ha encontrado una fuente de argn limpia bajo tierra, protegida de los rayos csmicos y, por tanto, no contaminada por ellos. Gracias al proyecto Urania, iniciado a su vez por el INFN, el argn empobrecido que se obtenga se transportar a Cerdea, donde se filtrar y purificar mediante el proyecto Aria. Por ltimo, el argn puro se introducir en el detector DarkSide-20 de los laboratorios nacionales Gran Sasso con fines de investigacin.
El Proyecto Aria consiste por tanto en la construccin de una columna de destilacin para la produccin de argn super-puro, as como un sistema de refrigeracin de nitrgeno lquido basado en los equipos de Vanzetti Engineering. La compaa ha proporcionado dos bombas de relanzamiento del nitrgeno lquido, que se utilizan para trasladar el nitrgeno lquido desde el fondo hasta la parte superior de la columna. Son dos bombas criognicas reciprocantes idnticas de la serie VT-1, cada una de las cuales acta como reserva de la otra.
Este movimiento contribuye a la purificacin extrema del argn mediante ciclos repetidos de evaporacin y condensacin, con el objetivo ltimo de eliminar las sustancias no deseadas que pudieran alterar los resultados de los experimentos cientficos realizados sobre la materia oscura.
El proyecto tambin requiri la construccin de un pozo bajo tierra para anclar la columna de destilacin, de unos 350 metros de altura, ya que sera imposible construir una estructura de soporte de tales dimensiones en la superficie. As surgi la idea de explotar un pozo de esta misma profundidad de una mina de carbn situada en la provincia de Cerdea Sur y gestionada por Carbosulcis S.p.A., una empresa pblica perteneciente a la Regin de Cerdea.
Las bombas criognicas son uno de los pocos elementos del sistema que se instalan en el fondo del pozo de la mina. Las bombas VT-1 garantizan una altura de impulsin de 350 metros y son capaces de funcionar de forma ptima continuamente (24/7) incluso en entornos cerrados con altos niveles de humedad.
El objetivo principal de la columna de destilacin del Proyecto Aria es producir argn para el experimento DarkSide, pero como permite producir istopos estables de otro elementos (como el oxgeno 18, el carbono 12 y el nitrgeno 15, adems de otros posibles istopos), tambin tiene un importante inters industrial y comercial para diversas aplicaciones, como la medicina nuclear para el diagnstico mdico, la agricultura biolgica o la microelectrnica de precisin, explica Federico Gabriele, Coordinador Tcnico del proyecto e investigador del INFN.
Actualmente, estas sustancias slo se producen en unos pocos centros de todo el mundo mediante diferentes mtodos, como la tcnica de centrifugacin, que requiere un gran consumo de energa, aade Gabriele. En cambio, el Proyecto Aria aprovecha la diferencia de volatilidad entre estas sustancias, de hecho, la destilacin se realiza por separacin de los istopos gracias a su coeficiente de volatilidad, lo que permite reducir considerablemente los costes de produccin. Teniendo en cuenta que las cantidades diarias de produccin de estas sustancias son actualmente del orden de decenas de kilos y que se trata de un mercado en rpida expansin, est clara la importancia del proyecto y el considerable potencial de esta planta, que ser nica en el mundo por su tipo y tamao, incluso a nivel industrial.
Lunes, 26 de mayo de 2025 
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