Cómo afecta la pureza del nitrógeno o del oxígeno a los costes
Antes de examinar las repercusiones que tiene la pureza de un gas, como el nitrógeno (N2) o el oxígeno (O2) sobre su coste, es importante que primero aclaremos un error de concepción común: la pureza y la calidad de un gas no son lo mismo. La pureza de un gas solo se refiere a su concentración; por ejemplo, el nitrógeno con una pureza del 95 % contiene un 5 % de oxígeno residual. La calidad del gas se refiere a la presencia adicional de contaminantes. Encontrará toda la información que necesita sobre la pureza (y la calidad) de los gases en este artículo.
Existen dos formas principales de obtener un gas industrial, independientemente de que se trate de nitrógeno u oxígeno: las empresas pueden comprarlo o generarlo mediante un compresor y un generador de gas. El gas comprado es siempre de una pureza muy alta. Sin embargo, si el gas se genera internamente, se puede elegir su pureza.
El coste del gas comprado
Para las empresas que compran nitrógeno u oxígeno, el coste del gas lo determinan tres factores principales:
- Costes de inversión: tanto el gas líquido como las botellas de gas requieren inversiones en logística. Por ejemplo, las botellas de gas deben almacenarse e instalarse en un espacio seguro, y deben cumplir con las normas locales de seguridad contra incendios. Por otro lado, para el almacenamiento de gas líquido a granel se necesita una base de hormigón y vallado.
- Precio por unidad de gas: como es obvio, los usuarios deben pagar por el gas que compran.
- Costes operativos: entre otros costes operativos se incluyen el alquiler de las botellas o los depósitos para el almacenamiento a granel, los gastos de entrega y los impuestos medioambientales.
Tenga en cuenta que en la lista anterior no hemos mencionado la pureza del gas. El motivo es porque la producción criogénica de nitrógeno y oxígeno deja poco o ningún margen a la flexibilidad en la pureza. El gas comprado siempre es de una pureza muy alta, independientemente de que la aplicación lo requiera o no. Esto significa que una buena parte de los usuarios obtiene (y gasta más en) un nivel de pureza que su aplicación no necesita. Además, tampoco tienen la opción de reducir el coste del gas adaptando la pureza a sus necesidades.
El coste de generar nitrógeno y oxígeno in situ
La mayoría de los generadores de gas in situ utilizan una de las dos tecnologías que se resumen con mayor detalle en estos artículos sobre la PSA y la tecnología de membrana.
- Separación del aire mediante adsorción por cambio de presión: al forzar el paso del aire comprimido a través de un lecho de tamices moleculares, se puede alcanzar una pureza del nitrógeno de hasta el 99,999 % y una pureza del oxígeno de hasta el 95 %.
- Separación del aire mediante tecnología de membrana: al forzar el paso del aire comprimido a través de membranas semipermeables, se puede alcanzar una pureza del nitrógeno de entre el 95 % y el 99,5 %.
Aunque puede que el paso de, por ejemplo, una pureza del 99,9 % a una del 99,999 % no sea numéricamente muy grande, la diferencia sí que es bastante considerable con respecto a los costes. Descompongamos esa ecuación…
El coste de los generadores in situ se compone de dos factores:
- Costes de inversión: los usuarios deben comprar un generador de gas y un compresor para suministrar aire de alimentación al generador. La instalación de aire comprimido debe incluir el equipo de tratamiento del aire y los depósitos de almacenamiento necesarios.
- Costes operativos: son los costes relativos a la electricidad necesaria para el funcionamiento del compresor y para mantener toda la instalación.
Al adaptar la pureza del gas a las especificaciones de una aplicación, las empresas que generan su propio gas in situ pueden mejorar sus finanzas de dos formas:
- Pueden reducir sus costes de inversión comprando un generador y un compresor más pequeños.
- Como resultado, también reducirán sus costes operativos, ya que el uso de un compresor más pequeño consume menos energía, lo que también se traduce en una huella de carbono menor.
Cómo afecta la pureza al coste del gas: comparación
Veamos dos usos del nitrógeno para ilustrar cómo la pureza afecta al coste de generar internamente el gas. En nuestro ejemplo, la soldadura por ondas y el envasado de café necesitan un caudal de nitrógeno de 50 Nm³/h. Sin embargo, la soldadura por ondas requiere una pureza del 99,999 % y el envasado de café un 99,9 %, que es un porcentaje más moderado.
Si utilizamos valores genéricos, esto es lo que cuestan ambas instalaciones durante un período de 7 años:
- Soldadura con una pureza del 99,999 %: 30 de inversión + 50 de electricidad + 20 de mantenimiento = 100
- Envasado de café con una pureza del 99,9 %: 18 de inversión + 30 de electricidad + 15 de mantenimiento = 63
Esto supone una diferencia en los costes de generación del gas de casi el 40 %. Y se consigue utilizando la pureza del nitrógeno para el envasado de café que realmente necesita (un nivel muy por encima de los principales requisitos que imponen las normas alimentarias), en lugar de buscar la máxima pureza.
Inversión
Mantenimiento
Electricidad
En primer lugar, trabajar con la pureza adecuada tiene un importante efecto sobre los costes de inversión, ya que las empresas pueden satisfacer sus necesidades con un generador y un compresor de aire más pequeños. A su vez, este sistema más pequeño tiene unos costes de mantenimiento más bajos. Y también se necesita menos aire comprimido para producir 1 unidad de gas, lo que se traduce en menores costes de energía.
Vale la pena hacerlo bien
Lo más probable es que la pureza del gas sea un aspecto que también le afecta. La amplia mayoría de las aplicaciones profesionales en las que se emplea nitrógeno y oxígeno no requieren un gas de una pureza extrema (como la que ofrece el gas comprado), lo que hace que sea un área en la que las empresas pueden obtener ahorros sustanciales. Porque adaptar la pureza del gas a sus necesidades es siempre la solución óptima y más eficaz.
