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Generadores de Nitrógeno GDN2 Ideales para la industria alimentaria

Serie GDN2 ¿Por qué se requiere NITRÓGENO?

El oxígeno es un componente vital de todas las cosas vivas de la Tierra. Para la mayoría de los demás componentes, genera oxidación.

A medida que la tecnología de fabricación fue progresando durante los siglos, muchas industrias han descubierto que reemplazar el oxígeno con nitrógeno mejora la calidad de la fabricación y la duración del producto.

Industrias de aplicación

Fabricación de metales con láser

El nitrógeno se utiliza como gas auxiliar en los sistemas de corte por láser. El nitrógeno de alta pureza se está convirtiendo en el estándar de la industria.

Las dos gotas de acero inoxidable 316 de 0,125” se cortaron con nitrógeno al 99,5% y gas auxiliar nitrógeno al 99,95%. La pequeña variación en la pureza hace que se obtenga una pieza terminada en lugar de una que requiere procesamiento adicional.

Embalaje en atmósfera modificada (MAP)

El Embalaje en atmósfera modificada (MAP) es una técnica usada para prolongar la vida útil de los alimentos frescos o que requieren un nivel de procesamiento mínimo. Con esta técnica de preservación, el aire que rodea el alimento en el embalaje se cambia para obtener un compuesto con bajo nivel de oxígeno. De esta manera, es posible extender el estado fresco inicial del producto. Con el método MAP, se prolonga la conservación de productos perecederos, como la carne, el pescado, las frutas y los vegetales, porque se retrasa el deterioro natural de estos productos.

Producción de metales

Para proteger metales, como el acero, cobre y aluminio, durante los procesos de recocido, cementado y sinterizado en hornos de alta temperatura.

Recocido y trefilado de hilo de cobre

Se utiliza como gas protector durante el proceso de recocido del trefilado de hilos de cobre grueso en fibras finas.

Recuperación y refinado de petróleo

 Para mejorar la recuperación y mantener la presión en los depósitos de petróleo y gas; para proteger estanques de almacenamiento y cargar/descargar productos; para purgar tuberías; y para remover los componentes orgánicos volátiles (VOC) de los sistemas de gestión de residuos. El control de las emisiones de VOC ayuda a las refinadoras a cumplir con los requisitos de la Ley de Aire Limpio de EE.UU. (U.S. Clean Air Act).

Productos electrónicos

Para evitar la oxidación en los procesos de fabricación de semiconductores y circuitos impresos, como la soldadura por ola. Para mejorar los sistemas de recuperación de solventes al eliminar el uso de clorofluorocarbonos en la limpieza.

Procesamiento y envasado de alimentos

Para prolongar la conservación de los alimentos envasados al evitar el deterioro por oxidación, el crecimiento de moho, la migración de humedad y la infestación con insectos.

Procesamiento de productos químicos

Para hacer inertes depósitos y productos químicos sensibles al oxígeno, creando un entorno con deficiencia de oxígeno que reduce los riesgos de seguridad; para impulsar líquidos a través de tuberías; y para fabricar amoniaco.

Productos farmacéuticos

El nitrógeno se usa generalmente como medio de protección y purga para proteger productos químicos volátiles del oxígeno, y los gases de alta pureza son necesarios en muchos instrumentos analíticos.

Fabricación de caucho

En el proceso de vulcanizado, la conversión de reticulación alcanza el 99% gracias a los parámetros de procesos reales implementados, específicamente el nitrógeno a alta presión.

Elaboración y almacenamiento de cerveza y vino

Para enfriar los electrodos de los hornos y evitar la oxidación durante la fabricación; y para reducir las temperaturas del aire para obtener índices de enfriamiento óptimos.

Moldeado por inyección

En el proceso de moldeado por inyección de gas (GIM), se inyecta nitrógeno a alta presión en el polímero derretido que aún no ha llenado completamente el molde. El gas desplaza el material derretido del núcleo de la pieza moldeada y lo presiona contra la pared de la cavidad. Esto crea un vacío en el centro de la pieza;se reducen considerablemente la cantidad de material usado y el peso de la pieza moldeada. Una vez que la pieza moldeada se solidifica, se libera el gas.

¿Por qué generar nitrógeno?

  1. Facilidad de suministro
  2. Ahorro de costos
  3. Seguridad

¿Por qué generar nitrógeno?

Facilidad de suministro

  • Con un Generador N2, nunca se quedará sin nitrógeno debido a un problema con la entrega o por olvidarse de hacer un pedido.
  • Con un Generador N2, no es necesario tener empleados que reciban, manipulen o transfieran recipientes de nitrógeno.
  • Con un Generador N2, no es necesario hacer compras ni pagar cuentas para administrar papeleo, verificar cantidades o aprobar facturas para comprar nitrógeno o alquilar el equipo asociado.

¿Por qué generar nitrógeno?

Seguridad

Gas comprimido embotellado

El gas embotellado a 2200 PSIG es potencialmente explosivo. La manipulación y la rotación continua de las botellas pueden ser peligrosas.

Nitrógeno líquido

Un error mínimo en la manipulación de nitrógeno líquido a -325°F (-198°C) puede provocar daños físicos graves.

¿Por qué generar nitrógeno?

Ahorro de costos 

Gas comprimido embotellado 

Esta es la manera más costosa de recibir oxígeno, y requiere mucha mano de obra para cambiar continuamente los cilindros agotados.

Los costos de entrega de gas varían de $2,65 a $3,40 por 100/pie³.

El retorno de la inversión (ROI) para reemplazar un sistema de gas embotellado puede ser de menos de 9 meses. Cualquier usuario que utiliza más de 24 cilindros en una semana puede beneficiarse con un generador de nitrógeno.

Nitrógeno líquido embotellado

Estos recipientes se llaman Dewar’s y contienen de 30 a 220 litros de LN2. Esta manera es más rentable por pie³ que el gas comprimido, pero requiere muchos costos adicionales e incidentales.

Los costos de entrega de gas varían de $1,08 a $2,18 por 100/pie³.

El retorno de la inversión (ROI) por reemplazar un sistema de nitrógeno líquido a granel con un generador N2 puede promediar de 10 a 24 meses.

Nitrógeno líquido a granel

Es la manera más rentable por pie³, pero requiere muchos costos adicionales e incidentales.

Los costos de entrega de gas varían de $0,70 a $1,60 por 100/pie³.

El retorno de la inversión (ROI) por reemplazar un sistema de nitrógeno líquido a granel con un generador N2 puede promediar de 10 a 24 meses.

Costos adicionales asociados con la compra de nitrógeno

Costos básicos del gas

El costo básico de la compra de nitrógeno generalmente se cobra en incrementos de 100 pies³.

Tarifas de entrega del producto

El gas embotellado a alta presión, los recipientes Dewars o los sistemas de líquido a granel tienen tarifas de entrega que generalmente se facturan como materiales peligrosos.

Tarifas de arrendamiento y alquiler de equipos

El gas embotellado a alta presión y los recipientes Dewars tienen tarifas mensuales de alquiler. Los sistemas de almacenamiento de gran capacidad para material líquido tienen tarifas mensuales de arrendamiento y también tarifas mensuales de mantenimiento.

Seguro adicional para nitrógeno líquido

Es habitual que una instalación con equipo de almacenamiento de líquido a granel tenga un seguro adicional para cubrir el aumento en el nivel de riesgo.

¿Cuánto cuesta generar nitrógeno?

Costos de electricidad

Se usa electricidad para activar el compresor de aire de alimentación y el secador de aire comprimido, además del generador de nitrógeno.

Costos anuales de mantenimiento

El compresor, el generador de nitrógeno y los filtros del sistema requieren mantenimiento anual, como cambios de aceite, reemplazo de los asientos de válvulas y el reemplazo del elemento de filtración.

Cálculo de ahorros

Modo de pausa versus evaporación de líquido de GN2

Los generadores de nitrógeno GDN2 están diseñados como equipo basado en la carga. Un sensor de presión monitorea el tanque de almacenamiento de N2 para determinar los requisitos de carga. Si el tanque alcanza un punto predeterminado, el generador completa el ciclo actual, y después inicia un modo de pausa de funcionamiento donde no se requiere suministro de aire. Si el compresor de alimentación es dedicado, también hace un ciclo de apagado para eliminar costos de funcionamiento hasta que se reanude la demanda de nitrógeno.

Los sistemas de almacenamiento de nitrógeno líquido tienen un índice de evaporación, ya que parte del nitrógeno se ventila hacia la atmósfera en condiciones con o sin carga. La costosa ventilación de nitrógeno hacia la atmósfera es lo mismo que tirar dólares al viento.

Funcionamiento del generador de GDN2

La atmósfera terrestre está compuesta por aproximadamente 78% de nitrógeno y 21% de oxígeno. Una vez que se comprime el aire atmosférico, su presión aumenta y las proporciones de nitrógeno, oxígeno y gases remanentes se mantienen sin cambio. Después de comprimir el aire, se lo debe filtrar y secar antes de enviarlo a un generador de nitrógeno.

Funcionamiento del generador de GDN2 Criba por acción molecular (CMS)

CMS es un adsorbente sin polaridad. Cuando funciona con las condiciones acordes al diseño, y con protección contra la contaminación, tiene una vida útil de servicio de más de 10años.

Funcionamiento del generador de GDN2 Adsorción por cambios de presión (PSA)

Se fuerza aire ambiente comprimido sobre un lecho de CMS donde las moléculas de oxígeno se adsorben de manera selectiva y permiten el paso de las moléculas de nitrógeno más grandes. Con las moléculas de oxígeno atrapadas en el lecho de CMS, se descarga un caudal de nitrógeno de alta pureza del lecho de CMS.

Al regular la velocidad del aire comprimido que pasa a través del lecho de CMS, pueden obtenerse distintos niveles de pureza de nitrógeno.

Los generadores de nitrógeno de PSA pueden ofrecer niveles de pureza de nitrógeno de descarga del 98% al 99,999%

Generador GDN2 Requisitos de instalación del sistema

 Tipos de compresores de alimentación NO es necesario que el compresor de alimentación sea libre de aceite. El paquete requerido de preparación del aire elimina cualquier resto de hidrocarburo transferido desde los compresores lubricados.

Temperaturas de entrada del GN2 

Las temperaturas de entrada y ambiente del generador de nitrógeno son esenciales. El adsorbente de tipo sin polaridad se basa en un rango de temperatura específico para mantener un tamaño apropiado de los poros. La temperatura de entrada tiene un rango de 60°F (15,5°C) a 100°F (37,7°C). Si es necesario, hay disponibles secadores personalizados de aire refrigerados con baja temperatura de descarga.

Generador GDN2 Especificaciones de descarga de gas

Aunque el punto de rocío de presión de alimentación en el generador de nitrógeno es de solo 39ºF, la descarga de nitrógeno tiene un punto de rocío de presión de -55°F (-48,3°C) a -80°F (-62,6°F).

La capacidad de adsorción de humedad del lecho de CMS es la fuente de supresión adicional del punto de rocío.

   Rango de alto nivel                  Rango de bajo nivel               Punto de rocío

de pureza de nitrógeno           de pureza de nitrógeno                 de presión

        99,999% N2                                  99,9% N2                                      -80ºF

99,5% N2                                      99,0% N2                                     -68ºF

98% N2                                         95% N2                                       -55ºF

Dimensionamiento de generadores de GDN2

Promediar las entregas o el consumo semanal o mensual de nitrógeno puede afectar el dimensionamiento del generador de N2. Si se dimensiona un sistema basándose en las entregas o el consumo promedio, no se considera la capacidad de los generadores de manejar cagas pico intermitentes.

Los requisitos de carga pico pueden calcularse con los índices de caudal por orificio, las especificaciones sobre los requisitos de gas de los fabricantes, o registrando los datos reales del caudal de nitrógeno.

Para evitar el dimensionamiento incorrecto de un generador de nitrógeno para aplicaciones complejas, se recomienda usar el registro de datos del caudal de nitrógeno del sistema durante un período representativo. Una aplicación adicional es un medidor de caudal de masa térmica básico para aire comprimido.

Opciones de generadores GDN2

Analizador de oxígeno = Pureza del nitrógeno

La incorporación de analizadores de oxígeno (nitrógeno) permitirá el monitoreo y registro de datos de la pureza del nitrógeno de descarga de un generador.

Hay dos modelos industriales para especificar.

  1. Sensor de rango dé % que se recomienda para generadores que producen del 99,5 al 98% de la salida de nitrógens
  2. Sensor de rango PPM que se recomienda para generadores que producen del 99,999 al 99,9% de la salida de nitrógeno.

 

 

 

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