Una unidad criogénica de separación de aire comprime el aire en el compresor principal a una presión de entre 4 y 10 atm y, a continuación, elimina el agua, el dióxido de carbono y los hidrocarburos pesados antes de la destilación, según el documento EIGA Doc 147/22, la directriz de prácticas seguras para unidades criogénicas de separación de aire que las asociaciones de gases industriales publican conjuntamente con la norma CGA P-8. La empresa « Ultra Controlo » suministra a la central ULTRAOX VSA, que produce oxígeno in situ y puede sustituir a los sistemas criogénicos con depósitos de oxígeno líquido, y distribuye y presta asistencia técnica a los compresores sin aceite de Gardner Denver.
La directriz sobre prácticas seguras para unidades criogénicas de separación de aire (EIGA Doc 147/22, armonizada con la CGA P-8) y la guía del Departamento de Energía de EE. UU. (2016) describen estas etapas.
El aire se comprime a una presión de entre 4 y 10 atm y se enfría hasta alcanzar la temperatura ambiente; los compresores axiales son habituales en las unidades de gran tamaño, y los compresores centrífugos se utilizan mucho en esta aplicación.
Una unidad de prepurificación con filtro molecular y alúmina, o un intercambiador de calor reversible, elimina del aire el agua, el dióxido de carbono y los hidrocarburos pesados.
El permutador principal enfría el aire hasta una temperatura cercana a la de licuefacción; las columnas de alta y baja presión separan el oxígeno, el nitrógeno y el argón, y un expansor proporciona la refrigeración.
Los compresores centrífugos se utilizan para comprimir el oxígeno y el nitrógeno producidos; los compresores de pistón alternativo se emplean habitualmente para el oxígeno, el nitrógeno, el argón bruto y el aire a alta presión.
La entrada del compresor se encuentra alejada de fuentes de contaminantes, como los gases de escape de los motores y los respiraderos; los filtros de polvo del prepurificador suelen retener partículas de entre 2 y 5 µm y de mayor tamaño.
El oxígeno atraviesa una membrana más rápido que el nitrógeno, dejando nitrógeno a la salida; el DOE menciona la producción de nitrógeno para el almacenamiento de alimentos.
Fuentes: EIGA Doc 147/22, «Directrices sobre prácticas seguras para plantas criogénicas de separación de aire» (Asociación Europea de Gases Industriales, armonizadas con la norma CGA P-8), secciones 3, 7 y 8; Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y Compressed Air Challenge, «Improving Compressed Air System Performance» (2016), p. 13.
La directriz de la EIGA explica cómo el tipo de compresor y la lubricación influyen en el aire que llega al proceso de separación.
Los compresores de tornillo lubricados con aceite necesitan separadores seguidos de filtros, filtros coalescentes, lechos adsorbentes o una combinación de estos, que deben mantenerse en buen estado para garantizar una eliminación completa del aceite; esto resulta especialmente importante cuando el compresor de tornillo es el compresor de aire principal.
Fuente: EIGA Doc. 147/22, sección 8.8.
La tolerancia del gas a la contaminación por aceite es uno de los factores que influyen a la hora de elegir entre compresores con cilindros sin lubricación y con lubricación.
Fuente: EIGA Doc. 147/22, sección 8.4.
En los casos en que las partículas de la niebla puedan superar los límites de diseño, se puede instalar un filtro de alta eficiencia que retenga las partículas de tamaño superior a 0,1-0,4 µm en la entrada del compresor o en la salida del prepurificador.
Fuente: EIGA Doc. 147/22, sección 7.5.
La directriz señala que el arrastre de aceite procedente del compresor de aire principal ensuciaría la cámara frigorífica. Fuente: EIGA Doc 147/22, armonizada con la CGA P-8.
La comparación se basa en Nickerson (2008), Losordo (2014), un artículo de 2001 del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y en la ficha técnica « ULTRAOX » de VSA.
| Criterio | Entrega de oxígeno líquido | VSA sin local |
|---|---|---|
| Pureza | Hasta el 99,9 % (Nickerson, 2008) | ULTRAOX VSA: del 75 % al 95 % a 50 kPa (ficha técnica) |
| Electricidad | No es necesaria; la proporciona su propia presión (Nickerson, 2008) | Es imprescindible; la fiabilidad del suministro eléctrico es un factor determinante a la hora de elegir (Losordo, 2014) |
| Presión | Alimentado por su propia presión (Nickerson, 2008) | ULTRAOX VSA: 50 kPa; presiones más altas con un sobrealimentador (booster) de oxígeno adicional, suministrado bajo pedido (ficha técnica) |
| Factores de coste mencionados | El precio del oxígeno líquido, que suele depender de la distancia a la planta de producción (Losordo, 2014) | El coste de la electricidad (DOE, 2001) y la fiabilidad del suministro eléctrico (Losordo, 2014) |
Una central de oxígeno que, según su ficha técnica, puede sustituir a los sistemas criogénicos con depósitos de oxígeno líquido, y dos líneas del catálogo Industrial 2026 de Ultra Controlo para dar respuesta a la preocupación por el aceite del compresor: compresores sin aceite y torres de carbón activado que adsorben los vapores de aceite tras pasar por un compresor lubricado con aceite.
Oxígeno al 75 %-95 % a 50 kPa, en una estructura (skid) o en un contenedor; la ficha técnica indica que puede sustituir a los sistemas criogénicos con depósitos de oxígeno líquido o funcionar como fuente principal de suministro.
ULTRAOXCompresores de tornillo sin aceite para aire libre de contaminantes, clase ISO 0, en el catálogo de Ultra Controlo (p. 12); una marca asociada que distribuye y a la que presta asistencia Ultra Controlo .
Gardner DenverUna etapa de adsorción que elimina los vapores de aceite del aire comprimido hasta niveles inferiores a 0,003 mg/m³ y requiere un filtro coalescente situado aguas arriba.
ULTRAKFuentes: ficha técnica « ULTRAOX » de VSA, pp. 2 y 3; catálogo «Industrial 2026» de Ultra Controlo, pp. 12 y 19; ficha técnica «ULTRAK».
Ultra Controlo es un fabricante portugués de sistemas de aire comprimido, vacío y gases técnicos, con 40 años de experiencia. Diseñamos, montamos y probamos en Portugal nuestros compresores, secadores y torres de carbón, y suministramos y prestamos asistencia técnica a cinco marcas asociadas.
Compresores « ULTRASCREW », secadores «ULTRASEC» y «ULTRADRY» y torres de carbón activado «ULTRAK».
Gardner Denver, Elmo Rietschle, Thomas, Speck Pumpen (Circutec) y Speck Triplex.
Mantenimiento preventivo y correctivo, recambios originales y asistencia de emergencia, a cargo de nuestro propio equipo.
Fuente: Catálogo Industrial 2026 de Ultra Controlo, pp. 3, 10, 16, 17 y 22.
La directriz sobre prácticas seguras para unidades criogénicas de separación de aire (EIGA Doc. 147/22, armonizada con la CGA P-8) establece que el aire se comprime en el compresor principal a una presión de entre 4 y 10 atm y se enfría, antes de eliminar el agua, el dióxido de carbono y los hidrocarburos pesados antes de llegar a la cámara fría.
El documento 147/22 de la EIGA establece que los compresores de tornillo lubricados con aceite requieren un sistema de eliminación de aceite en la fase posterior del proceso, normalmente compuesto por separadores seguidos de filtros, filtros coalescentes o lechos adsorbentes, que deben mantenerse en buen estado para garantizar una eliminación completa; esto resulta especialmente importante cuando el compresor de tornillo es el compresor de aire principal.
No. La directriz sobre prácticas seguras para unidades criogénicas de separación de aire (EIGA Doc. 147/22) establece que el aire respirable debe proceder de una fuente verificada y que el sistema de aire instrumental de la instalación no debe utilizarse como fuente de aire respirable.
La ficha técnica ULTRAOX VSA indica que la central puede sustituir a los sistemas criogénicos existentes con depósitos de oxígeno líquido o funcionar como fuente principal de suministro, con oxígeno de entre el 75 % y el 95 % a 50 kPa; el oxígeno líquido suministrado tiene una pureza de hasta el 99,9 % (Nickerson, 2008).
La guía del Departamento de Energía de EE. UU. (2016) explica que moléculas como el oxígeno atraviesan una membrana semipermeable más rápido que el nitrógeno, lo que da lugar a una concentración de nitrógeno a la salida del generador; menciona la producción de nitrógeno para el almacenamiento de alimentos.
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