Nitrógeno: ¿qué es y dónde se utiliza?
21 abril, 2022
El nitrógeno nos rodea. Es el mayor componente del aire que respiramos, pero no lo utilizamos. En este artículo, echamos un vistazo a algunas de las muchas cosas para las que se puede utilizar.
A la hora de abastecerse de nitrógeno, es habitual optar por el suministro de botellas de gas industrial. Sin embargo, existen alternativas más eficaces, sobre todo la producción in situ con un generador PSA o de membrana. En este artículo se analizan varias opciones, al tiempo que se destacan las ventajas de cada una de ellas.
En el panorama industrial actual, disponer de un suministro de nitrógeno seguro y constante es fundamental. Con la logística global bajo presión, incluso pequeñas interrupciones en las entregas pueden detener la producción. Al mismo tiempo, los precios del nitrógeno están aumentando y la demanda sigue creciendo en sectores como el envasado de alimentos, la fabricación de metales, los productos químicos y la electrónica.
Las normativas sobre la pureza del gas y la seguridad en el lugar de trabajo también son cada vez más estrictas. Muchos fabricantes operan ahora con modelos de producción justo a tiempo, en los que los retrasos o las inconsistencias en el suministro de gas pueden afectar directamente a la calidad, la seguridad y los plazos de entrega de los productos.
Por eso, garantizar la disponibilidad y fiabilidad de su suministro de nitrógeno no se trata solo de comodidad. Es un factor clave para mantener sus operaciones funcionando sin problemas, sus costes bajo control y su producción constante.
Incluso las operaciones más organizadas se enfrentan a riesgos cuando su suministro de gas depende de fuentes externas. Estas son las amenazas más comunes:
Retrasos logísticos: los cierres de carreteras, las condiciones meteorológicas o los problemas de transporte pueden interrumpir fácilmente los horarios de entrega.
Falta de botellas: el suministro basado en botellas depende de la disponibilidad del proveedor. Una escasez repentina o la falta de entrega pueden poner en riesgo su producción.
Programación de entregas a granel: la coordinación de las entregas de nitrógeno líquido requiere una sincronización precisa. Cualquier retraso o error de comunicación puede provocar tiempo de inactividad o pedidos de emergencia.
Pérdidas de almacenamiento: el nitrógeno líquido almacenado in situ se evapora gradualmente con el tiempo. Estas pérdidas reducen la cantidad efectiva disponible para su uso y a menudo requieren un reabastecimiento más frecuente.
Riesgos de seguridad con la manipulación y el transporte: mover y almacenar cilindros de alta presión o tanques criogénicos conlleva riesgos físicos y responsabilidades normativas que pueden añadir complejidad a sus operaciones.
La primera opción mencionada es comprar botellas de nitrógeno de una instalación de producción externa. Este proceso es muy sencillo. Usted pide la cantidad de nitrógeno deseada para su aplicacióny el proveedor la entrega en botellas grandes y pesadas.
El N₂ y O₂, generado por una planta de nitrógeno criogénico, se convierte en gas y se embotella a una presión muy alta (300 bar). Como resultado, se almacena una gran cantidad de gas nitrógeno en una botella relativamente pequeña. Sin embargo, para soportar la alta presión, los contenedores son bastante voluminosos, lo que añade peso.
Después de su uso, estas botellas se colocan en un rack, donde se almacenan para su recogida, lo que requiere un almacenamiento adicional.
Ventajas:
⸰ Una solución sencilla para instalaciones con un bajo consumo de nitrógeno.
⸰ Proporciona nitrógeno fácilmente disponible para los picos de flujo.
⸰ Instalación sencilla.
Inconvenientes:
Una segunda opción que implica a un tercero es instalar un depósito de almacenamiento de nitrógeno líquido que una empresa de gas llene periódicamente. Estos depósitos se pueden alquilar o comprar al proveedor. Además, se requiere un vaporizador para el uso de nitrógeno gaseoso.
Un vaporizador transforma el nitrógeno líquido en gas nitrógeno. Al igual que el nitrógeno embotellado, el suministro de nitrógeno líquido requiere transporte. Sin embargo, en este caso, se entrega mediante un camión cisterna con aislamiento térmico. A continuación, el nitrógeno líquido se bombea desde el camión hasta el depósito de almacenamiento aislado.
También es posible pedir nitrógeno líquido en recipientes más pequeños para situaciones de bajo consumo. Estos pequeños depósitos se conocen como "dewars". Además, al igual que el nitrógeno embotellado, el nitrógeno líquido se produce en una planta de nitrógeno criogénico.
Ventajas:
⸰ Proporciona nitrógeno fácilmente disponible para los picos de flujo.
⸰ Generalmente más rentable que el nitrógeno embotellado.
⸰ Los ajustes de capacidad son fáciles de adaptar a las demandas cambiantes de nitrógeno.
Inconvenientes:
*Las pérdidas por evaporación son un gran desperdicio. Cada vez que se utiliza menos nitrógeno que la capacidad del depósito, la presión aumenta y se producen pérdidas por evaporación. Si no se consume nada de gas, este desperdicio puede alcanzar cada día el 1 % del volumen restante del depósito. Para contrarrestar estas pérdidas, es necesario llenar el depósito con regularidad (normalmente, una vez a la semana).
Para un suministro fiable y continuo de nitrógeno, la generación in situ se considera ampliamente la opción más fiable. Tecnologías como la adsorción por cambio de presión (PSA) y los generadores de membrana proporcionan una producción de nitrógeno eficiente e ininterrumpida adaptada a sus necesidades.
A diferencia de los métodos anteriores de compra y recepción de nitrógeno, la generación propia no implica el proceso criogénico. Como resultado, ni los generadores de nitrógeno de membrana ni los de adsorción por cambio de presión (PSA) requieren temperaturas extremas. Estos tipos de equipos separan el aire en sus componentes por otros medios.
Aunque la PSA y la membrana son dos tecnologías muy diferentes, ambas requieren un flujo de aire comprimido para funcionar. Además, dado que estos dos generadores no utilizan criogenia, la composición del gas resultante no es la misma.
El nitrógeno criogénico tiene un nivel fijo de alta pureza. La pureza del nitrógeno de los generadores disponibles en el mercado se puede ajustar para adaptarse a sus preferencias. Vale la pena señalar que alcanzar el mismo nivel de pureza que el nitrógeno generado por criogenia es ineficiente con los generadores PSA y de membrana.
Con estas máquinas, una mayor pureza requiere más potencia,lo que se traduce en un aumento de los costes operativos. Dicho esto, los niveles de pureza del PSA y del generador de membrana son suficientes para la mayoría de las aplicaciones. Los usuarios pueden reducir su coste por unidad de nitrógeno produciendo la pureza adecuada para su aplicación en lugar de la más alta. Puede obtener más información sobre la pureza del nitrógeno aquí.
Ventajas de la generación de nitrógeno in situ:
⸰ Consistencia y control: la generación in situ permite obtener niveles de pureza uniformes adaptados a aplicaciones específicas.
⸰ Independencia del suministro: reduce la dependencia de proveedores externos, minimizando posibles retrasos o incoherencias en el suministro.
⸰ Eficiencia operativa: produce solo la cantidad necesaria de gas, lo que ayuda a reducir los costes operativos generales
⸰ Flexibilidad: soluciones personalizables desde el 95-99,5 % de pureza con generadores de membrana hasta el 99,9995 % con sistemas PSA
Inconvenientes:
|
Generador de membrana |
Generador PSA |
Pureza alcanzable |
Hasta 99,9% |
Hasta 99,999% |
Rendimientos |
ALTA |
MAYOR |
Rendimiento frente a temperatura |
MAYOR A ALTA TEMP.* |
MENOR A ALTA TEMP. |
Tamaño del sistema |
PEQUEÑO |
MEDIA |
Velocidad de puesta en marcha |
SEGUNDOS |
MINUTOS |
Sensibilidad al agua (vapor) |
SIN AGUA LÍQUIDA |
AIRE SECO |
| Sensibilidad al aceite | NO PERMITIDO (< 0,01 mg/m³) |
NO PERMITIDO (< 0,01 mg/m³) |
Nivel sonoro |
MUY BAJA |
MEDIO CON PICO EN LA DESCARGA |
Determinar el tamaño y la capacidad adecuados de los generadores de nitrógeno implica evaluar minuciosamente varios factores. Antes de tomar una decisión, realice un análisis detallado o consulte a nuestros expertos.
Entendemos que este proceso puede ser desafiante y estamos aquí para ayudarle. Nuestro experto puede ayudarle a encontrar la mejor solución para sus retos industriales más complejos. Confíe en nosotros para responder a todas sus preguntas sobre dimensionamiento, instalación o asistencia continua.
21 abril, 2022
El nitrógeno nos rodea. Es el mayor componente del aire que respiramos, pero no lo utilizamos. En este artículo, echamos un vistazo a algunas de las muchas cosas para las que se puede utilizar.
25 abril, 2022
La adsorción por cambio de presión es una tecnología que incorporan los generadores de nitrógeno que puede proporcionar nitrógeno con niveles de pureza muy altos. Más información, aquí.
10 octubre, 2025
La amplia mayoría de las aplicaciones profesionales en las que se emplea nitrógeno y oxígeno no requieren un gas de una pureza extrema, 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.