6 de junio de 2023
Existen múltiples principios de separación de gases, pero en este artículo vamos a conocer más de cerca los generadores de nitrógeno de adsorción por cambio de presión (PSA), a través de estos tres puntos:
1. Qué es y cómo funcionan los generadores de nitrógeno con tecnología PSA
El generador de nitrógeno NGP+ ofrece de 95 a 99.999% de pureza de nitrógeno para cumplir con sus requisitos de calidad. También reduce hasta el 50% de los costes de funcionamiento en comparación con otros generadores de nitrógeno. Factores de aire de 1,8 (en el 95%) hasta 5,5 (en el 99,999%) generan N2 premium. Los generadores de nitrógeno premium NGP+ de Atlas copco ofrecen el alcance más completo de suministro de nitrógeno con la mayor eficiencia energética.
Siendo rigurosos, los generadores de nitrógeno ni crean ni generan este gas.
En realidad se limitan a concentrarlo eliminando otras moléculas presentes en el aire, como el oxígeno, el dióxido de carbono, el argón, etc.
Una de las ventajas de la tecnología de adsorción por cambio de presión es que puede producir nitrógeno con una pureza de hasta el 99,999%. Pero, ¿cómo funcionan?
En los generadores de nitrógeno PSA, el aire pasa a través de un tamiz molecular de carbón, o CMS (Carbon Molecular Sieve), que es un componente que contiene pequeños poros del tamaño de moléculas de oxígeno.
Como las moléculas de nitrógeno son más grandes que las de oxígeno, estas pasan sin inmutarse a través del CMS.
Dicho de otra forma, la tecnología PSA se basa en la adsorción de las moléculas de oxígeno al atravesar un tamiz molecular de carbón.
Al producir sus propios gases industriales como nitrógeno y oxígeno es importante conocer y entender el nivel de pureza que desea alcanzar. Algunas aplicaciones necesitan niveles de pureza bajos -entre 90% y 99%-, mientras otras, como por ejemplo en la industria de alimentos y bebidas, requieren de niveles más elevados. En estos casos, la tecnología PSA es la manera ideal y más sencilla de lograrlo. En este video le mostramos en que consiste la tecnología PSA y como puede beneficiarse de ella para la producción de oxígeno y nitrógeno.
Los generadores de nitrógeno PSA integran dos torres que, para entender su funcionamiento, denominaremos torre A y torre B.
Ambas están equipadas con un CMS, pero mientras una se encarga de la adsorción (torre A), la torre B – ya saturada de moléculas de oxígeno - se limita a regenerar su tamiz molecular de carbón.
Cuando el CMS de la torre A se sature, el proceso se invertirá.
Proceso generadores de nitrógeno PSA
En otras palabras, este flujo de nitrógeno sirve para expulsar las moléculas de oxígeno que saturaron el CMS de la torre B durante la adsorción.
Este sistema deja espacio para que las nuevas moléculas de oxígeno se adhieran a los tamices moleculares de carbón cuando la torre B se encargue de la adsorción.
Este proceso de limpieza de la torre saturada se conoce como “regeneración”.
Los generadores de nitrógeno PSA, paso a paso
Llegado el momento, la presión en ambas torres se igualará y cambiarán los procesos, es decir, la torre encargada de la fase de adsorción pasará a regenerarse y viceversa.
Esto también se conoce como “oscilación de presión”, que es el principio que permite que ciertos gases sean capturados a mayor presión y liberados a menor presión.
El sistema PSA de dos torres permite la producción continua de nitrógeno al nivel de pureza deseado.
Para generar nitrógeno de calidad, es importante comprender el nivel de pureza que se necesita en cada aplicación.
Con todo, hay algunos requisitos generales: el aire comprimido debe estar limpio y seco antes de entrar al generador de nitrógeno, ya que esto afecta positivamente a la calidad del nitrógeno y también evita que el CMS se dañe por la humedad. Además, tanto la temperatura como la presión de entrada deben controlarse.
Entre el compresor y el generador se debe tratar el aire adecuadamente instalando un secador.
Si el aire es generado por un compresor lubricado con aceite, también se debe instalar un filtro coalescente y de carbón para eliminar cualquier impureza antes de que el aire comprimido llegue al generador de nitrógeno.
La mayoría de generadores integran sensores de punto de rocío a presión, temperatura y presión para evitar que el aire contaminado dañe al sistema PSA y a sus componentes.
Una instalación típica: compresor de aire, secador, filtros, depósito de aire, generador de nitrógeno, depósito de nitrógeno. | © Atlas Copco
Otro aspecto importante en la generación de nitrógeno de PSA es el factor aire.
Es uno de los parámetros más relevantes, ya que define el aire comprimido requerido para obtener un flujo de nitrógeno determinado.
Por lo tanto, el factor aire indica la eficiencia de un generador, esto significa que un factor aire más bajo implicará una mayor eficiencia y, por supuesto, menores costos generales de funcionamiento.
6 noviembre, 2023
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