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Cómo funciona un generador de nitrógeno

Aproximadamente un 78 % del aire que respiramos es nitrógeno, pero el nitrógeno con un nivel de pureza superior tiene una amplia variedad de aplicaciones prácticas en muchos sectores. Las empresas que utilizan nitrógeno pueden beneficiarse de las ventajas de generar lo que necesitan internamente

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8 de abril de 2020

Generación interna de nitrógeno

Tiempo de lectura estimado: 5 minutos

Una imagen animada que muestra un símbolo de nitrógeno
Aproximadamente un 78 % del aire que respiramos es nitrógeno, pero el nitrógeno con un nivel de pureza superior tiene una amplia variedad de aplicaciones prácticas en muchos sectores. Las empresas que utilizan nitrógeno pueden beneficiarse de las ventajas de generar lo que necesitan internamente.
Esto mejora la flexibilidad de la producción al garantizar que tienen el nitrógeno que necesitan, con el nivel de pureza que necesitan y cuando lo necesitan. La generación interna de nitrógeno también elimina la preocupación de quedarse sin gas porque no se depende de un proveedor externo. Esto elimina el procesamiento constante de pedidos, la necesidad de las reposiciones y los costes de la entrega, y libera el espacio necesario para almacenar botellas de nitrógeno (tanto llenas como vacías).

Cómo funciona un generador de nitrógeno

El nitrógeno se genera al separar las moléculas de nitrógeno de las demás moléculas presentes en un flujo de aire comprimido limpio y seco, lo que tiene como resultado un suministro purificado de nitrógeno.

Para algunas aplicaciones, como inflado de neumáticos y la prevención de incendios, se requieren niveles de pureza relativamente bajos (entre el 90 % y el 97 %). Otras aplicaciones, como el procesamiento de alimentos y bebidas y el moldeo de plástico, requieren niveles de pureza superiores (del 97 % al 99,999 %). Existen diferentes tecnologías para la generación de nitrógeno, cada una con ciertas ventajas.

Vea este vídeo para obtener más información sobre el nitrógeno

Generadores de nitrógeno de membrana

Imagen que muestra la aplicación de la solución de aire comprimido y nitrógeno
Esta tecnología separa el aire en los gases que lo componen haciendo pasar aire comprimido a través de membranas semipermeables compuestas por haces de fibras huecas. Cada fibra es muy pequeña y tiene una sección transversal circular perfecta y un diámetro interior uniforme en su centro. En un extremo del módulo se introduce aire comprimido en las fibras y este entra en contacto con la membrana a medida que fluye a través de los diámetros interiores de la fibra. El oxígeno, el vapor de agua y otros gases atraviesan fácilmente la fibra de membrana y se descargan, pero el nitrógeno permanece dentro de la membrana y fluye a través del puerto de salida. Debido a que el vapor de agua atraviesa la membrana, el caudal de nitrógeno es muy seco y tiene puntos de rocío de hasta -50 °C (-58 °F).
La tecnología de membrana es sencilla y eficiente, sus unidades, compactas, requieren poco mantenimiento y no tienen costes operativos. Es ideal para las aplicaciones en las que el caudal necesario de nitrógeno sea relativamente bajo y los niveles de pureza no superen el 99 %. La tecnología de membrana supone una inversión inicial inferior a la necesaria para las tecnologías de alto caudal/alta pureza, como la de adsorción por cambio de presión (PSA).

Generadores de nitrógeno de adsorción por cambio de presión (PSA)

Imagen que muestra una aplicación de generadores de nitrógeno en una fábrica
La adsorción es el proceso en el que los átomos, los iones o las moléculas de una sustancia (aire comprimido en este caso) se adhieren a la superficie de un adsorbente. Un generador PSA aísla el nitrógeno y los demás gases del flujo de aire comprimido (oxígeno, CO2 y vapor de agua) se adsorben, dejando esencialmente nitrógeno puro. La tecnología PSA atrapa el oxígeno del flujo de aire comprimido cuando las moléculas se unen a un tamiz molecular de carbono. Esto ocurre en dos depósitos de presión independientes (torre A y torre B), cada uno de ellos incluye un tamiz molecular de carbono, que alternan entre un proceso de separación y un proceso de regeneración.

El aire comprimido limpio y seco entra en la torre A. Dado que las moléculas de oxígeno son más pequeñas que las moléculas de nitrógeno, estas pasan a través de los poros del tamiz. Las moléculas de nitrógeno no pueden atravesar los poros, por lo que sortean el tamiz y, como resultado, se genera nitrógeno de la pureza deseada. Esta fase se denomina fase de adsorción o separación. La mayor parte del nitrógeno producido en la torre A sale del sistema listo para su uso directo o almacenamiento.

A continuación, una pequeña parte del nitrógeno generado fluye hacia la torre B en la dirección opuesta. Este flujo expulsa el oxígeno que se capturó en la fase de adsorción anterior de la torre B. Al liberar la presión en la torre B, los tamices moleculares de carbono pierden su capacidad para contener las moléculas de oxígeno, que se desprenden de los tamices y son arrastradas por el pequeño flujo de nitrógeno procedente de la torre A. Este proceso de "limpieza" deja espacio para que las nuevas moléculas de oxígeno se adhieran a los tamices en la siguiente fase de adsorción.

La tecnología PSA permite un flujo continuo de nitrógeno de alta capacidad en aplicaciones exigentes con unos niveles de pureza de hasta el 99,999 %. Los generadores PSA suponen un coste de inversión inicial mayor que el necesario para los generadores de membrana, pero ofrecen un flujo y unos niveles de pureza más altos, algo que requieren algunas industrias y aplicaciones.

Pregunte a un profesional del sistema de aire sobre la mejor solución para generar nitrógeno internamente.