Gases Técnicos Industriales

Generación de Nitrógeno y Oxígeno en planta

Producción autónoma de N₂ y O₂ mediante tecnología PSA (Pressure Swing Adsorption). Independencia logística total, menor coste por m³ y pureza garantizada desde 95% hasta 99,999%.

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Punto de partida

El aire que nos rodea
es la materia prima

La atmósfera contiene todo el N₂ y O₂ necesarios. La tecnología PSA separa estos gases con precisión, sin criogenia, sin transporte y sin dependencia de proveedores externos.

N₂ / O₂ Aire ambiente
Nitrógeno (N₂) 78%
Oxígeno (O₂) 21%
Argón y otros 1%

La separación se realiza a temperatura ambiente aprovechando las diferencias en el diámetro cinético de las moléculas: N₂ (0,364 nm) frente a O₂ (0,346 nm).

N₂
Nitrógeno
∅ cinético: 0,364 nm
diámetro relativo
O₂
Oxígeno
∅ cinético: 0,346 nm
diámetro relativo
El proceso

Ciclo PSA en 5 etapas

01
Inicio del ciclo

El aire comprimido (7–10 bar) entra en la primera torre o columna rellena de tamiz molecular de carbón (CMS) o zeolita.

02
Presurización

Se aumenta la presión de adsorción en la torre activa hasta las condiciones de diseño del sistema, preparándola para la separación.

03
Adsorción

Las moléculas de O₂ (más pequeñas) quedan retenidas en los microporos del adsorbente. El N₂ —o el O₂ en generadores de O₂— fluye como producto de salida.

04
Ecualización

Transferencia de gas entre torres en sentido contrario para minimizar pérdidas y maximizar la eficiencia energética del ciclo.

05
Venteo y purga

La torre regenerada se despresuriza, liberando los gases adsorbidos al ambiente y quedando lista para el siguiente ciclo de producción.

Especificaciones técnicas

Rangos de pureza disponibles

La pureza se ajusta según la aplicación. A mayor pureza requerida, mayor consumo de aire y menor caudal de producción. El diseño correcto equilibra ambos parámetros.

Pureza N₂ O₂ residual Aplicación típica Ratio aire / N₂ orientativo
95% 50.000 ppm Inertización general, soplado ~1,9 : 1
99% 10.000 ppm Alimentación, acuicultura ~2,5 : 1
99,5% 5.000 ppm Tratamiento térmico, soldadura ~3,3 : 1
99,9% 1.000 ppm Corte por láser ~3,8 : 1
99,99% 100 ppm Laboratorio, electrónica ~5,8 : 1
99,999% 10 ppm Semiconductores, óptica, farmacia (Ph. Eur.) ~7,0 : 1
Norma de referencia

Calidad del aire: ISO 8573-1:2010

La pureza del gas es independiente de la calidad del aire de entrada. La norma ISO 8573-1 clasifica el aire comprimido según tres parámetros: partículas sólidas, punto de rocío y contenido en aceite.

Clase ISO Partículas (0,1–0,5 µm) Punto de rocío (°C) Aceite (mg/m³)
Clase 1 100 part./m³ −70°C 0,01
Clase 2 N₂ / O₂ 100.000 part./m³ −40°C 0,1
Clase 3 — −20°C 1
Clase 4 — +3°C 5

Los generadores PSA requieren aire de entrada mínimo Clase 2 en partículas y aceite, y punto de rocío ≤ +3°C (preferiblemente −40°C) para proteger el adsorbente.

Comparativa

Tres formas de suministrar gas técnico

Cada modalidad tiene un perfil de coste y operación diferente. El generador in situ suele ser la opción óptima a partir de consumos medios y altos.

Botellas de alta presión
  • Coste €/Nm³ más elevado del mercado
  • Riesgo logístico en manipulación y almacenamiento
  • Interrupciones por cambio de botella
  • Presiones de trabajo de hasta 300 bar
  • Válido para consumos muy bajos o esporádicos
Depósito criogénico (líquido)
  • Coste intermedio, menor que botellas
  • Alquiler mensual del depósito y vaporizador
  • Dependencia total del proveedor y de entregas
  • Pérdidas por evaporación: 5–15% mensual
  • Adecuado para consumos medios sin pico predecible
Recomendado
Generador in situ (PSA)
  • Menor coste €/Nm³ a medio y largo plazo
  • Producción exacta bajo demanda, 24/7
  • Independencia logística y de proveedores
  • Control total de pureza y caudal
  • Retorno de inversión típico: 18–36 meses
Tecnología

Tipos de generadores PSA

Existen dos configuraciones principales. La elección depende de la escala de consumo, la pureza requerida y la capacidad de ampliación futura.

Doble Torre (PSA clásico)

Dos columnas de CMS o zeolita que alternan los ciclos de adsorción y regeneración. Diseño robusto para grandes caudales continuos.

Capacidad Alta
Escalabilidad Limitada
Mantenimiento Más complejo
Coste inicial Más elevado
Mejor para Gran escala, pureza alta
Modular (columnas en paralelo)

Múltiples módulos independientes conectados en paralelo mediante colectores superior e inferior. Cada módulo actúa como una torre autónoma.

Capacidad Escalable
Escalabilidad Alta
Mantenimiento Modular, sin parada
Coste inicial Más asequible
Mejor para Mediana escala, expansión futura
Instalación completa

Componentes de una planta generadora

Compresor
Lubricado o oil-free. Suministra aire a 7–10 bar. Dimensionado según caudal y pureza objetivo.
Secador frigorífico
Reduce el punto de rocío del aire hasta +3°C o menos. Esencial para proteger el adsorbente.
Filtros de aire
Coalescentes, de partículas y de carbón activo. Garantizan ISO 8573-1 Clase 1.4.1 a la entrada del generador.
Generador PSA
Módulo de separación con columnas CMS o zeolita, panel de control Siemens PLC y sensor de O₂ de circonio.
Depósito acumulador
Almacena el gas producido, regula la presión de salida y absorbe los picos de demanda del proceso.
Analizador de pureza
Sensor de O₂ por tecnología de circonio. Medición continua 0–21% / 0–1000 ppm. Integrado en PLC.
Mantenimiento

Preventivo y predictivo

Un programa de mantenimiento estructurado garantiza la eficiencia del generador y maximiza su vida útil. Combinamos inspecciones periódicas con monitorización continua de parámetros clave.

Diario — visual
Estado del panel HMI

Verificación de indicadores en pantalla táctil: pureza, presión de entrada, ciclos activos y ausencia de alarmas.

Cada 3 meses / 2.000 h
Calidad del aire de entrada

Comprobación del punto de rocío, detección de fugas, verificación de manómetros durante purga y revisión de cables y electrónica.

Cada 3 meses / 2.000 h
Verificación sensor de O₂

Comprobación de lectura del analizador de oxígeno. Contraste con sensor externo calibrado si se detecta deriva.

Cada 6 meses / 4.000 h
Ciclos PSA y regeneración

Verificación de tiempos de adsorción, regeneración y ecualización según especificaciones de fabricante. Ajuste de PLC si es necesario.

Cada 12 meses / 8.000 h
Sustitución de filtros

Reemplazo de cartuchos de filtros SF (0,1 µm) y PF (0,01 µm), purgas de filtros y filtros estériles de salida del depósito de N₂.

Cada 24 meses / 16.000 h
Servicio D — válvulas completo

Sustitución de juegos de válvulas de conmutación, silenciadores, sensor de O₂ y calibración general. Intervención esencial para garantizar pureza.

Resolución de incidencias

Averías más frecuentes

La mayoría de incidencias en generadores PSA tienen causas identificables y soluciones estándar. El diagnóstico sistemático en 4 pasos reduce el tiempo de resolución en un 60%.

Síntoma Causa habitual Acción recomendada
Baja pureza de N₂
Filtros saturados, electroválvula que no cierra, sensor descalibrado
Sustituir filtros → test manual de válvulas → recalibrar analizador
Alarma ciclo PSA
Electroválvula bloqueada, desajuste en temporizadores PLC, sensor de presión defectuoso
Activación individual de válvulas → revisión de parámetros PLC → sustitución de sensor
Humedad en el sistema
Secador defectuoso, purgas automáticas inoperativas por obstrucción
Verificar P.R. con higrómetro → comprobar purgas → evaluar desecante del secador
Producción baja (Nm³/h)
Presión de entrada inferior a 7 bar, adsorbente agotado, fuga en circuito
Verificar compresor y regulador → prueba de estanqueidad → análisis de adsorbente
Contrapresión anómala en purga
Silenciador obturado, válvula de venteo parcialmente cerrada
Inspección de silenciadores → sustitución si presión diferencial supera 0,2 bar
Metodología

Diagnóstico exprés en 4 pasos

Paso 01
Verificación de entrada

Comprobar presión de suministro, caudal disponible y punto de rocío del aire comprimido.

Paso 02
Análisis de operación

Monitorizar presiones de cada columna PSA y verificar la ecualización entre ciclos.

Paso 03
Inspección de componentes

Revisar estado de filtros, electroválvulas y parámetros PLC. Identificar elementos defectuosos.

Paso 04
Control de salida

Medir pureza final y caudal disponible. Validar que el producto cumple las especificaciones.

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