Nitrógeno: ¿qué es y dónde se utiliza?
21 abril, 2022
El nitrógeno está en todas partes. Es el mayor componente del aire que respiramos, aunque no lo utilizamos. En este artículo analizaremos algunos de sus muchos usos posibles.
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La posibilidad de poder contar la generación de nitrógeno implica tener controlado el suministro de N2. Esto podría ser beneficioso para muchas empresas que necesitan nitrógeno a diario. ¿Qué significa esto para su empresa? Cuando el nitrógeno se genera internamente, no tiene que depender de terceros para el suministro, de modo que se elimina la necesidad de procesamiento, recargas y gastos de envío. Una forma de generar nitrógeno es a través de la adsorción por cambio de presión.
Para que se pueda producir la generación de nitrógeno, es importante conocer y comprender el nivel de pureza que se quiere alcanzar. Algunas aplicaciones, tales como el inflado de neumáticos y la prevención de incendios, requieren bajos niveles de pureza (entre el 90 y el 99 %) mientras que otras, como las aplicaciones en las industrias de alimentación y bebidas o el moldeado de plástico, requieren niveles elevados (del 97 al 99,999 %). En estos casos, la tecnología PSA es el método ideal y más sencillo. Básicamente, un generador de nitrógeno se utiliza para separar las moléculas de nitrógeno de las moléculas de oxígeno presentes en el aire comprimido. La adsorción por cambio de presión atrapa el oxígeno de la corriente de aire comprimido mediante la adsorción. La adsorción tiene lugar cuando las moléculas se unen a un adsorbente; en este caso, las moléculas de oxígeno se adhieren a un tamiz molecular de carbono (CMS). Esto sucede en dos depósitos a presión distintos, cada uno lleno con un CMS, que alternan entre el proceso de separación y el proceso de regeneración. Por el momento, los llamaremos torre A y torre B. En primer lugar, el aire comprimido limpio y seco entra en la torre A y, como las moléculas de oxígeno son más pequeñas que las de nitrógeno, se introducen en los poros del tamiz de carbono. En cambio, las moléculas de nitrógeno no pueden entrar en los poros, por lo que pasarán por alto el tamiz molecular de carbono. Como resultado, se obtiene el nitrógeno de la pureza deseada. Esta fase se denomina fase de adsorción o de separación. Sin embargo, el proceso no se detiene aquí. La mayoría del nitrógeno producido en la torre A sale del sistema (listo para uso directo o almacenamiento), mientras que una pequeña porción del nitrógeno generado fluye hacia la torre B en el sentido opuesto (de arriba a abajo).
Este flujo es necesario para expulsar el oxígeno capturado en la fase previa de adsorción de la torre B. Al liberar la presión de la torre B, los tamices moleculares de carbono pierden su capacidad para retener las moléculas de oxígeno, que se separarán de los tamices y serán arrastradas a través del escape por el pequeño flujo de nitrógeno procedente de la torre A. De esta forma, el sistema deja espacio para que nuevas moléculas de oxígeno se unan a los tamices en una próxima fase de adsorción. A este proceso de "limpieza" lo denominamos regeneración de torre saturada de oxígeno.
Es importante comprender el nivel de pureza que se necesita para cada la generacion de nitrogeno. No obstante, hay algunos requisitos generales en relación con el aire de admisión. El aire comprimido tiene que estar limpio y seco antes de entrar en el generador de nitrógeno, ya que esto repercute positivamente en la calidad del nitrógeno y también evita que el CMS resulte dañado por la humedad. Además, la presión y la temperatura de entrada deben estar controladas: se debe mantener la temperatura entre 10 y 25 grados centígrados, y la presión entre 4 y 13 bares. Para tratar el aire correctamente, debe haber un secador entre el compresor y el generador. Si el aire de admisión se genera mediante un compresor lubricado por aceite, también hay que instalar unfiltro de carbon y coalescente de aceite para destruir las impurezas antes de que el aire comprimido llegue al generador de nitrogeno. Hay sensores de presión, temperatura y punto de rocío a presión instalados en la mayoría de los generadores como medida de seguridad para impedir que el aire contaminado entre en el sistema PSA y dañe sus componentes.
Otro aspecto importante en la generación de nitrógeno PSA es el factor de aire. Es uno de los parámetros más importantes en un sistema generador de nitrógeno, ya que define el aire comprimido necesario para obtener un determinado flujo de nitrógeno. El factor de aire, por tanto, indica la eficiencia de un generador, de modo que un factor de aire inferior indica una mayor eficiencia y, por supuesto, menores costes globales de funcionamiento.
|
PSA |
MEMBRANA |
PUREZA QUE PUEDE ALCANZARSE |
EFICIENCIA HASTA EL 99,999 % |
EFICIENCIA HASTA EL 99,9% |
EFICIENCIA |
MAYOR |
ALTA |
RENDIMIENTO FRENTE A TEMP. |
MENOR A ALTA TEMP. |
MAYOR A ALTA TEMP. |
COMPLEJIDAD DE LOS SISTEMAS |
MEDIA |
BAJA |
INTENSIDAD DEL SERVICIO |
BAJA |
MUY BAJA |
ESTABILIDAD DE PRESIÓN |
FLUCTUACIÓN DE ENTRADA/SALIDA |
ESTABLE |
ESTABILIDAD DE FLUJO |
FLUCTUACIÓN DE ENTRADA/SALIDA |
ESTABLE |
VELOCIDAD DE PUESTA EN MARCHA |
MINUTOS/HORAS |
SEGUNDOS |
SENSIBILIDAD DEL AGUA (VAPOR) |
PRP MAX. 8 °C |
SIN AGUA LÍQUIDA |
SENSIBILIDAD AL ACEITE |
NO PERMITIDO (< 0,01 mg/m³) |
NO PERMITIDO (< 0,01 mg/m³) |
NIVEL SONORO |
ALTO (picos de venteo) |
MUY BAJA |
PESO |
MEDIA |
BAJA |
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