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Uso del oxígeno en la industria y en otros sectores
Es decisivo contar con los componentes adecuados en los procesos operativos que implican el uso de oxígeno. Obtenga más información sobre las soluciones Bürkert más adecuadas y sobre nuestra contribución a la seguridad de sus procesos.
La gran variedad de soluciones Bürkert para aplicaciones con oxígeno
¿Conoce nuestras electroválvulas, válvulas proporcionales y válvula de proceso, idóneas para el oxígeno? Obtenga una visión general y contacte con nosotros: estaremos encantados de asesorarle personalmente. Para procesos en los que interviene el oxígeno, recomendamos los siguientes productos:
¿Se está preguntando por qué se necesitan soluciones especiales para aplicaciones con oxígeno? A continuación pondremos el foco en los aspectos principales de esta cuestión.
Bajo condiciones atmosféricas (T = 18 °C, P = 760 mm Hg), el oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido. Está presente en la atmósfera en un 21 % en volumen.
Bajo determinadas premisas, el oxígeno reacciona levemente con la mayoría de los elementos, formando los correspondientes óxidos. Además, es necesario para la combustión. En presencia de aceite y la grasa o de tejidos contaminados con ellos, por ejemplo como parte de los equipos de lavado, el oxígeno puede generar una combustión espontánea.
El oxígeno es un producto auxiliar indispensable en gran cantidad de sectores y procesos de todo tipo.
Por mencionar solo unos pocos ejemplos, se utiliza:
en metalurgia, en fundiciones y en la industria alimentaria
en tecnología del agua, en el tratamiento de aguas y como agente oxidante
en medicina para la respiración
en expediciones submarinas
en vuelos espaciales como oxidante para combustibles de cohetes
en la industria química, p.ej. en la fabricación de ácido sulfúrico o ácido nítrico
en la producción de gases sintéticos a partir de carbón y en la producción de hidrógeno a partir de aceites pesados
en la fusión de metales con alto punto de fusión mediante una llama de gas detonante
en células de combustible
en la tecnología de oxicorte con acetileno para soldadura autógena y corte
en el corte mediante láser como gas de corte
como gas de proceso en el corte con plasma
en la industria papelera para la decoloración
en la industria textil, p.ej. en lavanderías
en hospitales
Los materiales que arden en presencia del aire se comportan con mayor intensidad en presencia de oxígeno puro a una presión normal. En una atmósfera de oxígeno puro, es posible que se produzca una ignición de carácter explosivo si la presión es elevada ya que, bajo estas circunstancias, se necesita menos energía para que se produzca una inflamación.
Existen numerosos materiales que no arden en presencia del aire pero que, bajo las mismas condiciones, reaccionan en presencia de oxígeno puro. También en estos casos el riesgo de que se produzca un incendio se ve favorecido por un aumento de la presión, ya que la cantidad de materiales inflamables aumentará a medida que lo haga la presión.
Hay tres factores fundamentales que avivan un fuego: un agente oxidante, un combustible y una fuente de ignición. Si falta uno de estos tres componentes, normalmente no se producirá un incendio.
Se presupone que en una planta industrial fluye oxígeno puro a una presión elevada. Los componentes del interior de las válvulas, reguladores de presión, tuberías y conexiones de tubería roscadas pertenecen a los combustibles. El oxígeno es el agente oxidante, y la compresión del oxígeno proporciona la energía de ignición necesaria.
Si el oxígeno pasa de estar sometido a una presión alta a otra más baja, podría alcanzar la velocidad del sonido. Si, a una velocidad tan elevada, se encontrase con una resistencia, su temperatura aumentaría debido a una compresión adiabática. El motivo es que, en el breve espacio de tiempo que dura la compresión no se transfiere energía calorífica al entorno. Si la presión de salida crece, la temperatura aumenta.
Debido a ese aumento de la temperatura, los plásticos, enlaces orgánicos y partículas metálicas pequeñas alcanzarán el punto de autoignición, y su combustión hará que el calor generado provoque una inflamación.
Las impurezas y las partículas metálicas y de polvo restantes que no suelen quemarse, pueden calentarse hasta el punto de causar desde un fuego hasta una explosión debido a la energía de impacto y el calor de fricción.
A continuación resumiremos los mecanismos de ignición que podrían catalogarse dentro del apartado de impactos de partículas, impactos mecánicos y fricción y calentamiento debido a la presión.
Es especialmente importante contar con una buena gestión de riesgos. Incluye la fabricación del sistema, además de su funcionamiento y mantenimiento:
evitar altas velocidades de los gases
impedir la aparición repentina de obstáculos
utilizar exclusivamente juntas de plástico si se garantiza una disipación de calor adecuada a través de una superficie metálica acoplada
seleccionar materiales metálicos según la máxima presión posible, pudiendo ser necesario un uso parcial de aleaciones especiales
excluir el uso de aluminio debido a su reducida energía de ignición y a su bajo punto de fusión en aplicaciones con oxígeno
se ha de verificar el uso de materiales no metálicos, ya que es preferible el uso de materiales no metálicos que ya hayan sido probados según la normativa para el uso con oxígeno
durante el funcionamiento se ha de evitar una apertura y un cierre rápidos de las válvulas en relación con los golpes de ariete
Durante el montaje, la limpieza es primordial: de esa manera no se podrán formar enlaces orgánicos ni aparecerán partículas en las corrientes de oxígeno puro. Debido al riesgo que supone su inflamación, todas las partes del sistema en contacto con el oxígeno deberán estar siempre limpias en la medida en que sea técnicamente factible. Deberán estar libres de escoria, óxido, residuos de soldadura, material abrasivo, aceite, grasa, disolventes y otras impurezas y partículas extrañas (embalajes, inhibidores de corrosión, virutas procedentes de la mecanización). Es imprescindible que no se realicen operaciones frecuentes de engrasado, por ejemplo durante la instalación de las tuberías del sistema. Se debe evitar igualmente el contacto con trapos de limpieza que contengan restos de aceite o con manos llenas de grasa. No utilice ropa que se haya ensuciado con aceite o con grasa si va a manipular oxígeno.
Durante los trabajos de fabricación y mantenimiento es importante seleccionar los componentes de forma adecuada. Deben ser producidos con la mayor limpieza posible evitando impurezas, y además deben ser compatibles con el fluido y con los medios auxiliares empleados.
Desde el BAM (Instituto Federal de Investigación y Ensayos de Materiales) se ofrecen indicaciones sobre qué componentes se pueden utilizar en procesos en que haya flujo de oxígeno. La «certificación BAM» está referida, en términos coloquiales, a un ensayo de la reactividad de materiales no metálicos en contacto con fluidos (por ejemplo, material de sellado) respecto a oxígeno gaseoso o líquido a diferentes temperaturas y presiones.
También se debe respetar la ficha técnica M 034 de la BG RCI (Asociación profesional sobre las materias primas y la industria química). En la ficha técnica se encuentran los datos característicos y las propiedades del oxígeno, los riesgos y medidas de protección para la manipulación del oxígeno y las mezclas con oxígeno, así como recomendaciones para la adquisición y funcionamiento de sistemas de oxígeno.
¿Qué papel desempeñan las válvulas?
Por ejemplo, en el caso de un combustible, en caso de que se produzca de forma espontánea un fuego, podría arder al hacerlo la membrana, un pequeño resorte o un filtro. Los desencadenantes de la inflamación podrían ser partículas presentes en la corriente gaseosa, un calentamiento debido a la presión o una superficie contaminada. Igualmente, cualquier tipo de obstáculo que pueda causar un calentamiento debido a la presión resultará peligroso. Puede tratarse de válvulas cerradas o reguladores de presión, donde el gas se comprime. Incluso en la propia válvula se puede producir un aumento de temperatura debido a la presión, por ejemplo un asiento de válvula recto que se abre o a la salida de un regulador parcialmente abierto.
La producción de válvulas para oxígeno como factor de seguridad
En Bürkert, al desarrollar nuestras válvulas para aplicaciones con oxígeno, seleccionamos el material más adecuado, y la fabricación tiene lugar bajo condiciones de extrema limpieza. Todos los componentes en contacto con los fluidos (material de sellado no metálico, plásticos y adhesivos) deben ser aptos para uso con oxígeno.
La aplicación determinados procesos y agentes de limpieza en la producción garantiza que los productos finales estén lo suficientemente limpios para su funcionamiento con oxígeno. Aquí obtendrá una pequeña visión general sobre nuestras «zonas grises» (como en los quirófanos), en las que también se fabrican válvulas para oxígeno:
En la producción de válvulas aptas para oxígeno cumplimos con las siguientes condiciones:
Limpieza de cada una de las piezas: Todas las piezas que están en contacto con el fluido son sometidas a una limpieza con plasma antes de su montaje.
Transporte interno y almacenamiento: Las piezas individuales limpias y los equipos completos se cubren con una lámina de plástico y se transportan en cajas separadas.
Montaje en condiciones de zona gris: Los componentes en contacto con el fluido se montan sin necesidad de aceites, grasas ni siliconas. Como elemento auxiliar de montaje se puede utilizar únicamente agua destilada.
Comprobación bajo condiciones de zona gris: La comprobación de los equipos ya terminados se lleva a cabo en un banco de pruebas especial. El examinador certifica, por medio de su firma o sello personal, que se cumple debidamente con los requisitos.
Aseguramiento de la calidad: El sistema de gestión de la calidad adoptado, conforme con la norma ISO 9001, con sus correspondientes auditorías internas, forma también parte del aseguramiento de la calidad, así como la verificación de los instrumentos de medición y comprobación.
Las válvulas incluyen un código claramente visible que las identifica como aptas para uso con oxígeno, y se presentan en un embalaje final especial.
Documentos de certificación (declaración del fabricante)
El grupo de trabajo «Manejo seguro del oxígeno» perteneciente al BAM (Instituto Federal de Investigación y Ensayos de Materiales) ha elaborado un informe de ensayos en el que se fundamenta la declaración del fabricante expedida por Bürkert. En una declaración del fabricante (HEE) se incluyen los siguientes datos:
Con el código variable NL02 se designan productos suministrados por Bürkert Werke GmbH sin aceites ni grasas y que son aptos para uso con oxígeno.
Estos productos perderán sus propiedades si se emplean fluidos con aceites o grasas, o si el producto resulta contaminado desde el exterior.
Los productos con el código variable NL02 se pueden identificar mediante un distintivo que hay la placa de características introduciendo la temperatura máxima, por ejemplo O2: Tflu máx 60°C.
Es suficiente con la declaración del fabricante, es decir, la certificación de los materiales de las partes no metálicas en contacto con el fluido respecto a su reactividad frente al oxígeno. Es posible certificar un equipo completo, si bien por norma general solamente se hace si la presión máxima permitida está por encima de 100 bar. Solamente bajo unos valores de presión de esta magnitud se comprueban los materiales no metálicos (juntas) durante la fase de fabricación.
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