¿Sabía que el aire que nos rodea es en su mayor parte nitrógeno? Todo el mundo necesita oxígeno para sobrevivir, sin embargo, el aire que respiramos se compone de un 78 % de nitrógeno, tan solo un 21 % de oxígeno y pequeñas cantidades de otros gases. El cuerpo humano no utiliza este nitrógeno, pero en cambio, es muy útil para distintas aplicaciones industriales.
¿Qué es el nitrógeno?
Comencemos con los conocimientos básicos. El nitrógeno es un gas inerte inodoro, incoloro y que no sustenta la vida; sin embargo, es importante para el crecimiento de las plantas y es un aditivo clave en los fertilizantes. Sus usos van más allá de su jardín. El nitrógeno normalmente aparece en estado líquido o gaseoso (aunque también es posible obtener nitrógeno sólido). El nitrógeno líquido se utiliza como refrigerante, que puede congelar rápidamente alimentos y sujetos en investigaciones médicas, así como en la tecnología reproductiva. Para el objetivo de esta explicación, nos centraremos en el gas nitrógeno.
El nitrógeno se utiliza bastante, sobre todo debido al hecho de que no reacciona cuando se expone a otros gases, a diferencia del oxígeno, que es muy reactivo. Debido a su composición química, los átomos de nitrógeno necesitan más energía para romperse y reaccionar con otras sustancias. Por otro lado, las moléculas de oxígeno son más fáciles de separar, lo que hace que el gas sea mucho más reactivo. El gas nitrógeno es lo opuesto, ya que proporciona entornos no reactivos cuando es necesario.
La falta de reactividad de nitrógeno es su mayor cualidad, por lo que el gas se utiliza para evitar la oxidación lenta y rápida. La industria de la electrónica presenta un ejemplo perfecto de este uso, ya que durante la producción de placas de circuitos y otros componentes pequeños se puede producir una oxidación lenta en forma de corrosión.
La oxidación lenta tampoco es ajena a la industria de alimentos y bebidas, donde en este caso, el nitrógeno se emplea para desplazar o sustituir el aire para conservar mejor el producto final. Las explosiones y los incendios son un buen ejemplo de oxidación rápida, ya que necesitan alimentarse de oxígeno. Eliminar el oxígeno de un depósito con la ayuda del nitrógeno disminuye la posibilidad de que ocurran estos accidentes.
Soluciones de nitrógeno temporal
- Generadores de nitrógeno de membrana
- Generadores de nitrógeno de adsorción por cambio de presión
¿Cómo funciona la tecnología de membrana?
¿Cómo funciona la adsorción por cambio de presión?
Para producir su propio nitrógeno, es importante saber y comprender el nivel de pureza que desea 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 funciona de la siguiente manera: separa 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, cada uno lleno con un CMS, que alternan entre el proceso de separación y el proceso de regeneración. Por el momento, vamos a llamarlos 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 por los poros del tamiz de carbono. Por otro lado, como las moléculas de nitrógeno no caben por los poros, evitarán 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 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.
