Nitrógeno: ¿qué es y dónde se utiliza?
21 April, 2022
El nitrógeno está en todas partes. Es el mayor componente del aire que respiramos, aunque no lo utilizamos. En este artículo analizaremos algunos de sus muchos usos posibles.
¿Cuáles son las diferentes formas de obtener nitrógeno u oxígeno?
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.
Suministro de nitrógeno a través de un proveedor externo
Nitrógeno en botellas
La primera opción mencionada es la compra de botellas de nitrógeno a una planta de producción externa. Este proceso es muy sencillo. Usted solicita la cantidad de nitrógeno deseada para su aplicación y el proveedor se la entrega en grandes y pesadas botellas.
El N2O2, generado por una planta de nitrógeno criogénico, se convierte en gas y se embotella a muy alta presión (300 bar). Como resultado, una gran cantidad de gas nitrógeno se almacena en botellas relativamente pequeñas. Sin embargo para soportar la alta presión, las botellas deben ser bastante voluminosas, lo que les supone un peso añadido.
Después de su uso, las 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.
● Permite disponer fácilmente de nitrógeno para los caudales punta.
● Instalación sencilla.
Desventajas:
● Debido al tamaño y peso de las botellas, el transporte no es respetuoso con el medio ambiente.
● La presión de trabajo debe ser superior a la presión de la botella. De lo contrario, se desperdicia nitrógeno.
● Precio relativamente alto debido a los costes de producción y envío.
● Se requiere un sistema especial de cambio de rack de botellas para evitar interrupciones en el flujo de trabajo.
● Cuestiones de seguridad (manipulación de material pesado, alta presión).
● Crea dependencia de los proveedores de nitrógeno.
● No es la solución adecuada para altos consumos de gas.
Suministro de nitrógeno líquido a granel
Una segunda opción, en la que interviene un tercero, es instalar un tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido que rellena periódicamente una compañía de gas. Estos tanques pueden alquilarse al proveedor o comprarse. Además, se requiere un evaporador para el uso de nitrógeno en estado gaseoso.
Un evaporador transforma el nitrógeno líquido en nitrógeno gaseoso. Al igual que el nitrógeno embotellado, el suministro de nitrógeno líquido requiere de un medio de transporte. Sin embargo, en este caso, se suministra mediante un camión cisterna aislado térmicamente. A continuación, el nitrógeno líquido se bombea desde el camión al tanque 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:
● Permite disponer fácilmente de nitrógeno para los caudales punta.
● Generalmente más rentable que el nitrógeno embotellado.
● Es fácil ajustar la capacidad para adaptarse a los cambios en la demanda de nitrógeno.
Desventajas:
● El aislamiento del depósito no es perfecto. El gas líquido puede calentarse y evaporarse, lo que se conoce como pérdidas por evaporación.*
● Los contratos a largo plazo con las compañías de gas son habituales (normalmente de 5-7 años).
● Requiere una instalación adicional que incluye una cimentación especial y un evaporador.
● No es respetuoso con el medio ambiente.
● Cuestiones de seguridad (el nitrógeno líquido está a -196 °C, existe riesgo de congelación al trabajar con nitrógeno líquido).
● El evaporador puede congelarse cuando el consumo de nitrógeno sea superior al nominal o cuando haga frío en el exterior.
*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).
Producción criogénica in situ
Relacionado con el suministro de nitrógeno líquido está la crioproducción in situ. Cuando el consumo es extremadamente alto, una empresa de gas puede instalar una pequeña planta de nitrógeno criogénico. Se trata del mismo tipo de generador utilizado para producir el nitrógeno que se transporta en botellas y camiones cisterna. Puede obtener más información sobre los generadores de nitrógeno criogénicos en el artículo vinculado.
Generación de su propio suministro de nitrógeno
A diferencia de los métodos anteriores de compra y recepción de nitrógeno, generar nuestro propio gas no implica el proceso criogénico. Por ello, tanto los generadores de nitrógeno de membrana, como los de adsorción por cambio de presión (PSA) no necesitan alcanzar temperaturas extremas. Estos tipos de equipos separan el aire en sus diferentes componentes a través de otros medios.
Aunque el PSA y la membrana son dos tecnologías muy diferentes, ambas requieren una fuente de aire comprimido para funcionar. Además, como estos dos generadores no utilizan criogenización, la composición del gas resultante difiere.
El nitrógeno criogénico tiene un nivel de pureza fijo y elevado. La pureza del nitrógeno de los generadores disponibles en el mercado puede ajustarse según se prefiera. Cabe señalar que conseguir el mismo nivel de pureza que el nitrógeno criogenizado es ineficaz en los generadores PSA y de membrana.
Con estos equipos, una mayor pureza supone un mayor consumo de energía, lo que se traduce en un aumento de los costes operativos. Dicho esto, los niveles de pureza de los generadores PSA y de membrana son suficientes para la mayor parte de las aplicaciones. Y los usuarios pueden reducir el coste por unidad de nitrógeno produciendo la pureza adecuada para cada aplicación, en lugar de la más alta. Puede leer más sobre la pureza del nitrógeno aquí.
Ventajas:
● Normalmente, generar su propio nitrógeno es lo más rentable.
● La pureza se puede ajustar según convenga. Los gastos de energía dependen del nivel deseado.
● Sin dependencia de proveedores de gas.
● El precio del gas es estable.
● Opción segura.
● Sin desperdicios.
● La opción más respetuosa con el medio ambiente.
Desventajas:
● Se requieren medidas especiales para caudales punta (por ejemplo: depósito de almacenamiento, depósito de almacenamiento de alta presión, depósito de almacenamiento de nitrógeno líquido).
● Menos adaptable a las demandas cambiantes de nitrógeno que el suministro líquido o en botellas.
● Requiere un mantenimiento adicional.
Eche un vistazo a los generadores de membrana y PSA
Generadores de adsorción por cambio de presión
![Esquema del generador PSA]()
Generadores de adsorción por cambio de presión
Obtenga más información acerca de la generación de nitrógeno utilizando tecnología PSA.
Obtenga más información acerca de la generación de nitrógeno utilizando tecnología PSA.
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Generadores de membrana
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Generadores de membrana
Obtenga más información acerca de la generación de nitrógeno mediante generadores de membrana.
Obtenga más información acerca de la generación de nitrógeno mediante generadores de membrana.
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