En la actualidad, los usos del helio trascienden ampliamente su empleo tradicional como gas utilizado para llenar globos en fiestas y cambiar el tono de la voz al inhalarlo. El empleo del gas helio en medicina, investigación científica de vanguardia y la exploración espacial está transformando por completo las aplicaciones de este elemento, y teniendo un impacto directo en su disponibilidad y valor.
Aunque se trata del segundo elemento más abundante del universo, el helio en la Tierra no es tan cuantioso: constituye el 0,001% del aire, y puede encontrarse en algunos yacimientos de gas natural. Atrapado entre formaciones geológicas subterráneas, estos yacimientos son, actualmente, la fuente de aprovisionamiento de helio.
A medida que se conocen más usos del helio clave, la disponibilidad de este elemento se está convirtiendo en un asunto más y más importante. Esto es especialmente cierto sobre el helio líquido, que funciona como refrigerante clave por tener el punto de ebullición más bajo de todos los elementos químicos (-268.9°C, 4.2 K). Esta característica lo ha convertido en el protagonista de multitud de aplicaciones que requieren temperaturas extremadamente bajas, incluyendo algunos de los usos del helio más innovadores: desde su empleo en superconductores, a reactores nucleares, exploración aeroespacial y medicina de vanguardia.
Es aquí donde entra en juego el papel de la ingeniería criogénica en el aprovechamiento de los usos del helio. En muchas de sus funciones clave, el helio debe mantenerse líquido a temperaturas cercanas al cero absoluto, un requisito para el que son precisos equipos criogénicos. Además del uso de equipos especializados, en su manipulación es preciso atender a necesidades de seguridad, como la detección de fugas de helio.
De este modo, en torno al helio y sus usos se levanta un complejo ecosistema de diversas industrias y especializaciones técnicas que están impulsando las aplicaciones del helio hacia nuevos horizontes. Lo analizamos.
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Helio: ¿para qué sirve en medicina?
Resonancias magnéticas y helio líquido
El helio líquido se utiliza para enfriar los imanes superconductores en las máquinas de resonancia magnética. En esta aplicación, juega un papel fundamental la capacidad del helio para mantenerse extremadamente frío, de modo que absorbe el calor de los imanes superconductores instalados en este tipo de equipos.
Gracias al helio, los imanes funcionan sin resistencia eléctrica, algo esencial para obtener imágenes detalladas del cuerpo humano. Un proceso de refrigeración complejo, sometido a algunos riesgos como en el caso de fugas, por lo que el mantenimiento y cuidado de los equipos ha de ser impecable.
El helio en la medicina respiratoria
La mezcla de oxígeno y helio (heliox) se utiliza para el tratamiento de ciertas condiciones médicas: al ser más ligero que el aire, reduce la resistencia al flujo del aire en las vías respiratorias, siendo de ayuda en tratamientos para enfermedades vinculadas al sistema respiratorio.
Otros usos médicos del helio
Algunos procesos de cirugía láser y criocirugía emplean helio y sus capacidades para congelar tejidos.
Usos del helio en la investigación científica y criogenia
Investigación científica y laboratorios
Debido a su reducido punto de ebullición, el helio se ha convertido en un aliado clave en experimentos que requieren bajas temperaturas en campos como la física de partículas, la física de materiales y la física cuántica.
El ejemplo más destacado es el uso de helio líquido en la refrigeración de imanes superconductores, que son esenciales en equipos como los aceleradores de partículas (por ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones) y los sistemas de resonancia magnética nuclear (RMN).
Igualmente, el helio se usa para crear entornos de baja temperatura que permiten estudiar fenómenos cuánticos operando cerca del cero absoluto, como la superfluidez y la superconductividad.
Criogenia y experimentos a bajas temperaturas
El helio está permitiendo a la ciencia e ingeniería criogénica avanzar en sus aplicaciones y la disponibilidad de equipos cada vez más avanzados. Todas las aplicaciones que acabamos de mencionar requieren del uso de complejos sistemas de refrigeración basados en criogenia, encargados de posibilitar los procesos de enfriamiento necesarios.
El proyecto de banco de prueba de Cryospain representa otro ejemplo de criogenia de vanguardia para posibilitar los usos del helio. En este caso, se trata de diseñar un sistema de banco de pruebas para la comprobación de los conductos sometidos a cambios de temperatura, presión y momentos de fuerza, bajo alto vacío. Una iniciativa integrada en proyectos de fusión nuclear y el sector energético y que implicó la resolución de retos técnicos únicos, incluyendo tests de helio para verificar la estanqueidad de los conductos.
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Usos del helio en la exploración aeroespacial
Enfriamiento de equipos
El helio es útil como parte de sistemas complejos de refrigeración en el sector aeroespacial debido a dos de sus características clave:
- Es químicamente inerte, es decir, no reacciona con otros materiales
- Alcanza temperaturas cercanas al cero absoluto en estado líquido
De este modo, el helio se emplea para el enfriamiento de equipos complejos y sensibles que deben operar a bajas temperaturas en satélites, sondas espaciales y telescopios.
Igualmente, es útil para el enfriamiento de sensores extremadamente sensibles como los necesarios para detectar radiaciones electromagnéticas (como infrarrojos y rayos X), que deben mantenerse a temperaturas extremadamente bajas para evitar que el ruido térmico interfiera con las mediciones. Una condición posibilitada por el helio.
Además, el helio también juega un papel importante en enfriar los imanes superconductores que forman parte de los instrumentos de medición en algunas misiones espaciales.
Aplicaciones del helio en cohetes y globos espaciales
Las investigaciones más punteras en el desarrollo de sistemas de propulsión también han puesto al helio en el punto de mira. Es el caso de la tecnología SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine): un motor cohete de respiración de aire preenfriado híbrido hipersónico que requiere helio e hidrógeno, ambos en estado líquido, para su funcionamiento.
Una tecnología que combina innovación puntera del sector aeroespacial con ingeniería criogénica de vanguardia, con resultados extraordinarios: la tecnología empleada es capaz de enfriar el aire entrante con velocidades de hasta Mach 5,5, desde 1000 °C hasta -150 °C en una fracción de segundo.
Un proyecto pionero en el que Cryospain ha participado, aportando sistemas avanzados de pipe-in-pipe, imprescindibles para el desarrollo de esta iniciativa.
La escasez del helio: un desafío para la investigación científica y técnica de vanguardia
Como hemos mencionado al principio del artículo, el helio es un elemento de reservas limitadas en la Tierra. Un elemento cuya extracción, además, implica un proceso costoso y complejo. De este modo, ya en la actualidad es imprescindible enfrentarse a un hecho: a medida que aumentan los usos del helio y su importancia en el avance técnico y científico, también se reduce la disponibilidad de este elemento.
Su falta de disponibilidad material, además, se ve afectada por los intereses económicos y geopolíticos que rodean a los recursos valiosos, un caso en el que el helio no es una excepción. Así, tras un periodo de escasez global en los últimos años, en 2024 se ampliaron las reservas disponibles. No obstante, las publicaciones especializadas hablan que el “suministro sigue siendo frágil”, marcado además por su desperdicio en el pasado con fines recreativos, antes de que el helio se convirtiera en el elemento clave para la ciencia más puntera.
Consecuencias de la escasez de helio y algunas estrategias para abordarla
La escasez de helio tiene un impacto directo en las aplicaciones punteras que acabamos de describir. Así, su falta de disponibilidad podría afectar a la producción de equipos de resonancia magnética (MRI), pero también a la hora de retrasar proyectos de investigación en campos como la física de partículas y el sector aeroespacial.
En este contexto, abordar la escasez se convierte en un imperativo para el que ya han aparecido algunas alternativas. Así, emergen soluciones orientadas a mejorar la eficiencia en su uso, como los sistemas de reciclaje y recuperación de helio.
A su vez, programas de exploración lunar de China y Estados Unidos ya han puesto el foco en las importantes reservas de helio-3 presentes en el satélite. Un isótopo del helio con un núcleo más liviano y apenas presente en la Tierra que, de ser aprovechado, podría tener importantes implicaciones en criogenia avanzada.
Cryospain: expertos en soluciones criogénicas con helio
En Cryospain impulsamos el desarrollo de soluciones criogénicas con helio de vanguardia.
Con dos décadas de experiencia e innovación en ingeniería criogénica e implicados en proyectos de criogenia a nivel global, diseñamos, fabricamos e implementamos tecnología criogénica puntera para facilitar el uso del helio en sus diversas aplicaciones.
Algunos ejemplos de nuestra especialización en desarrollo de ingeniería criogénica vinculada al helio incluyen:
- Nuestra especialización en la detección de fugas de helio, incluyendo protocolos para la detección urgente.
- Nuestra involucración en un proyecto pionero de banco de pruebas para instalaciones en proyectos de fusión nuclear. Una iniciativa en el que nuestros especialistas e ingenieros se encargaron de la creación de un banco de pruebas modular y 100% a medida.
- Nuestro trabajo en el desarrollo de tuberías criogénicas para el avance del pionero proyecto SABRE.
Todo ello apoyado en nuestro compromiso por el desarrollo de ingeniería criogénica a medida y nuestra experiencia multidisciplinar, además de nuestros dos centros de fabricación propios y nuestro equipo técnico de ingenieros.
Ponte en contacto con nosotros y descubre cómo podemos ayudarte a unirte a la vanguardia en los usos del helio.
