Cómo afecta la pureza del nitrógeno y el oxígeno a los costes
La mayoría de las aplicaciones industriales de nitrógeno y oxígeno no requieren los niveles de pureza ultraaltos proporcionados por los gases adquiridos. La optimización de la pureza del gas es una forma inteligente y eficiente de mejorar sus resultados sin comprometer la calidad.
Antes de explorar cómo los niveles de pureza del nitrógeno (N₂) y el oxígeno (O₂) influyen en sus costes, es importante aclarar un concepto erróneo común: la pureza y la calidad del gas no son las mismas.
- La pureza del gas se refiere a la concentración del gas principal (por ejemplo, el nitrógeno con una pureza del 95 % contiene un 5 % de oxígeno).
- La calidad del gas se refiere a la presencia de contaminantes como humedad o hidrocarburos.
La gestión de los niveles de pureza del nitrógeno y el oxígeno afecta directamente a los costes del gas y permite a las empresas optimizar los gastos. Cuesta más producir los gases de mayor pureza porque necesitan más aire comprimido, más energía y equipos más grandes. Al adaptar la pureza a las necesidades reales de su aplicación, puede ahorrar significativamente en inversión, mantenimiento y costes operativos.
Cómo obtener gases industriales
Existen dos formas principales de adquirir nitrógeno y oxígeno industriales:
Opción 1: gas comprado
- Suministrado en cilindros o líquido a granel
- Pureza típica: 99,999%
Opción 2: generación in situ
- Producido con compresores y generadores de gas
- La pureza se puede adaptar a sus necesidades específicas
Obtenga más información sobre las diferentes formas de obtener gas nitrógeno.
Tecnologías de generación de gas in situ
Existen dos tecnologías comunes para generar nitrógeno y oxígeno in situ:
Adsorción por cambio de presión (PSA): el aire comprimido pasa a través de tamices moleculares para producir nitrógeno con una pureza de hasta el 99,999 % y oxígeno con una pureza de hasta el 95 %.
Tecnología de membrana: el aire comprimido se filtra a través de membranas semipermeables, generando una pureza del nitrógeno entre el 95 % y el 99,5 %.
Aunque la diferencia entre el 99,9 % y el 99,99,9 % de pureza puede parecer pequeña, tiene un efecto significativo en los costes.
Consumo de energía y escalado de equipos
La producción de gas de mayor pureza requiere procesos que consumen más energía. Por ejemplo, la generación de nitrógeno con una pureza del 95 % mediante tecnología de membrana puede consumir 2 SCFM de aire por 1 SCFM de nitrógeno, mientras que alcanzar una pureza del 99,999 % con PSA puede requerir hasta 12 SCFM de aire por 1 SCFM de nitrógeno. Una mayor pureza también requiere compresores más grandes y equipos más avanzados.
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.
Realización de un análisis de costes-beneficios según la pureza del gas
Para optimizar sus costes de gas, puede realizar un análisis de costes-beneficios considerando:
- Los requisitos mínimos de pureza de su aplicación.
- Costes de inversión y funcionamiento para diferentes niveles de pureza.
- Ahorro potencial gracias al uso de gas de menor pureza sin comprometer la calidad.
- Consumo de energía y gastos de mantenimiento.
Este análisis ayuda a identificar el equilibrio ideal entre pureza y coste para sus necesidades específicas.
El coste del gas comprado
Para las empresas que compran nitrógeno u oxígeno, el coste del gas se determina por estos factores:
Costes de inversión: infraestructura para el almacenamiento seguro, como áreas seguras para cilindros o cimientos de hormigón para tanques a granel, incluido el cumplimiento de las normativas de seguridad contra incendios.
Precio por unidad: el precio que paga por cada metro cúbico de gas.
Costes operativos: gastos como el alquiler de bombonas o tanques, gastos de entrega e impuestos medioambientales.
El coste de generar nitrógeno y oxígeno in situ
Costes de inversión: compra del generador de gas, compresor, equipo de tratamiento de aire y depósitos de almacenamiento.
Costes de funcionamiento: electricidad para el funcionamiento de los compresores y el mantenimiento rutinario.
Puntos clave
Los gases adquiridos casi siempre se suministran con una pureza ultraalta debido a los métodos de producción criogénica. Esto significa que muchos usuarios pagan por más pureza de la que necesitan, sin posibilidad de ajustar los costes. La generación in situ evita esto permitiéndole adaptar la pureza a la aplicación.
Cómo afecta la pureza a los costes de generación de gas: una comparación
Analicemos dos aplicaciones de nitrógeno para ilustrar cómo la pureza afecta al coste de generar su propio gas. En nuestro ejemplo, tanto la soldadura por onda como el envasado de café requieren un flujo de nitrógeno de 50 Nm³/h. Sin embargo, la soldadura por onda requiere una pureza del 99,999 %, mientras que el envasado de café requiere una pureza más moderada del 99,9 %.
Utilizando valores genéricos, aquí está cómo se comparan los costes de ambas instalaciones a lo largo de un periodo de 7 años:
Soldadura por ola (99,999 % de pureza):
- Mantenimiento: 20
- Electricidad: 50
- Inversión: 30
- Coste total: 100
Envasado de café (pureza del 99,9 %):
- Mantenimiento: 15
- Electricidad: 30
- Inversión: 18
- Coste total: 63
Inversión
Mantenimiento
Electricidad
Esto se traduce en una diferencia en los costes de generación de gas del 37 %. Este ahorro se consigue adaptando la pureza del nitrógeno para el envasado del café a sus necesidades reales, lo que supera con creces los principales requisitos de las normas alimentarias, en lugar de optar por el nivel máximo de pureza.
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.
Por qué merece la pena adaptar la pureza del gas a sus necesidades
Elegir el nivel de pureza adecuado significa:
- Menor inversión: generadores y compresores más pequeños suponen un menor coste por adelantado.
- Menos mantenimiento: los sistemas más pequeños requieren menos mantenimiento.
- Ahorro energético: se necesita menos aire comprimido por unidad de gas, lo que reduce las facturas de electricidad y la huella de carbono.
¿Está listo para optimizar sus costes de suministro de nitrógeno u oxígeno? Póngase en contacto con nuestros expertos para encontrar la mejor solución de pureza de gas para su aplicación.
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Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre la pureza del nitrógeno y la calidad del gas?
La pureza es la concentración de nitrógeno en el gas, mientras que la calidad se refiere a la ausencia de contaminantes.
¿Cuándo debo considerar la generación de gas in situ?
La generación de gas in situ es más relevante cuando necesita:
- Disponibilidad ininterrumpida de gases sin depender de las entregas.
- Reduzción de costes operativos evitando las tasas de alquiler, los gastos de transporte y las pérdidas por evaporación.
- Integración perfecta con las instalaciones de aire comprimido existentes.
- Mayor seguridad al reducir los riesgos relacionados con la manipulación de cilindros de alta presión.
- Niveles de pureza específicos de la aplicación que evitan el sobregasto en especificaciones innecesarias.
Para un consumo significativo de gas (por ejemplo, 20.000-30.000 m³/año para nitrógeno o 15.000-20.000 m³/año para oxígeno ), la generación in situ se vuelve especialmente rentable, lo que suele generar un retorno de la inversión en dos años.
Incluso si los cilindros o las entregas de líquidos comprados parecen más baratos a primera vista, las empresas deben considerar el coste total de propiedad, que incluye los costes ocultos (transporte, manipulación, evaporación), fiabilidad del suministro, seguridad y eficiencia operativa a largo plazo.
¿Cuánto puedo ahorrar reduciendo la pureza del gas?
El ahorro varía según la aplicación, pero puede ser de hasta el 40 % o más si se adapta la pureza a las necesidades reales.
