Nitrógeno: Importancia, aplicaciones y generación in situ.
El nitrógeno se denomina a menudo el “quinto suministro básico”, después del agua, la electricidad, el gas y el aire comprimido.
Es el vehículo que permite que el oxígeno mantenga la vida en nuestro planeta. Pero, debido a una serie de características que lo hacen ideal para muchas aplicaciones industriales, hace mucho más que "simplemente" mantenernos vivos.
La más importante de sus características es que el nitrógeno es un gas inerte, lo que significa que reacciona lentamente con otras sustancias. Esto lo hace ideal para cualquier aplicación en la que se deba evitar la oxidación lenta (por ejemplo, la corrosión de las placas de circuitos en la industria electrónica) o la oxidación rápida (por ejemplo, explosiones o incendios). Además, es inodoro e incoloro, lo que significa que el nitrógeno es un medio ideal para su uso en la industria de alimentos y bebidas, por ejemplo, para ampliar la fecha de caducidad de los productos alimenticios.
Como resultado de estas propiedades, no es de extrañar que el nitrógeno esté en constante demanda en muchos sectores, desde las industrias de automoción y química hasta la acuicultura y el moldeo por inyección.
Afortunadamente, el nitrógeno está disponible en abundancia, ya que constituye la mayor parte del aire que respiramos (el aire está compuesto de un 78 % de nitrógeno, solo un 21 % de oxígeno y pequeñas cantidades de otros gases), pero eso no significa que esté listo para su uso en todas las aplicaciones industriales mencionadas anteriormente, así como en muchas otras.
El nitrógeno es posible obtenerlo de tres maneras:
- Las empresas pueden alquilar un depósito de nitrógeno in situ.
- Adquirir el gas en botellas de alta presión.
- Generar el suyo propio.
Aplicaciones:
Petróleo y gas. El nitrógeno se utiliza para la inertización de tanques de almacenamiento. Los sistemas de compresores, las tuberías y los reactores se purgan con nitrógeno para evitar el riesgo de explosiones o incendio.
El nitrógeno también se usa durante las perforaciones de petróleo y gas.
Electrónica. El nitrógeno se emplea en la soldadura sin plomo de las placas de circuitos u otros componentes muy pequeños para evitar la oxidación. La inertización con nitrógeno mejora la integridad de las uniones.
Envasado de alimentos. El nitrógeno se utiliza en diferentes etapas de la producción, manipulación y envasado de bebidas. Se emplea para desplazar o sustituir el aire para reducir el riesgo de deterioro de las propiedades del producto final.
Laboratorios. El nitrógeno de alta pureza se usa como gas portador, por ejemplo, en instrumentos de cromatografía de gases. Pero también se utiliza para análisis químico, espectrómetros y analizadores térmicos.
Prevención de incendios. Para que se inicie un fuego, es necesario que exista material inflamable, junto con una fuente de ignición y oxígeno.
Si el oxígeno se sustituye por nitrógeno, se reduce el riesgo de incendio o explosión.
La concentración máxima de oxígeno (CMO) es aquella por debajo de la cual una sustancia ya no puede arder. Reduciendo la concentración de oxígeno por debajo de la CMO se evitan explosiones y fuegos. (El nivel de CMO depende de la sustancia).
Industria farmacéutica. El oxígeno y la humedad degradan los productos farmacéuticos. Igualmente, durante los procesos de producción farmacéutica, el oxígeno podría iniciar todo tipo de reacciones secundarias no deseadas. Por consiguiente, se utiliza nitrógeno durante la producción y envasado.
Aplicaciones marinas. El nitrógeno se usa para evitar que se degrade el cargamento, por ejemplo, alimentos.
Industrial general. El nitrógeno se usa en muchas aplicaciones de tratamiento térmico de metales, como recocido, temple y sinterizado. También se emplea para soldadura.
- Purga. El nitrógeno se utiliza para purgar la superficie metálica sometida a tratamiento térmico. Así se evita la oxidación del metal.
- Carbonización. El carbonizado es otra aplicación donde se emplea frecuentemente nitrógeno debido a la necesidad de una atmósfera libre de oxígeno durante el proceso de carbonización.
- Moldeo de plástico por inyección. En el moldeo de plástico por inyección se usa a menudo el nitrógeno como gas auxiliar para prevenir la oxidación del plástico, dejando el molde con un acabado superficial limpio. El nitrógeno también se inyecta con el plástico, creando unos canales de aire que permiten usar menos cantidad de plástico sin reducir su resistencia.
¿Cómo funciona un generador de nitrógeno?
Básicamente, un generador de nitrógeno separa las moléculas de nitrógeno de las moléculas de oxígeno presentes en el aire comprimido. Esto puede hacerse con un generador de nitrógeno de membrana o un generador de nitrógeno PSA (adsorción por cambio de presión) conectado a un compresor.
Pero, ¿qué tecnología debe utilizarse? Esto dependerá de la calidad del nitrógeno que necesite. Si, por ejemplo, solo necesita inflar neumáticos o utilizar el nitrógeno para prevenir o extinguir incendios, bastará con un nivel de pureza del nitrógeno bajo del 90-99 % y un generador de nitrógeno de membrana.
Sin embargo, se necesitará un generador de nitrógeno PSA cuando necesite obtener una pureza muy alta, del 99,999 %, de 10 ppm (partes por millón) o incluso superior, como sería el caso, por ejemplo, de la industria alimentaria o para el moldeo de plástico.