Nitrógeno, oxígeno y más. Gases for Life

Gases for Life
Nitrógeno, oxígeno y más.
Los gases industriales son tan importantes como el agua y la electricidad.
También para la vida cotidiana.
¿Qué son los gases industriales?
¿Qué es el aire?
Las industrias necesitan oxígeno, nitrógeno,
argón, xenón, neón y criptón, así como dióxido de
carbono, acetileno, hidrógeno y helio y numerosas
mezclas de gases diferentes. En Messer los
llamamos Gases for Life. Se producen a escala
industrial y son tan importantes como el agua y la
electricidad en muchos procesos de fabricación de
productos cotidianos.
Lo que denominamos «aire» de
forma general es una mezcla de
diferentes gases que forman la
atmósfera de nuestro planeta. El
aire se compone en gran medida
de nitrógeno y oxígeno y de una
pequeña proporción de argón
y otros gases en cantidades
inferiores:
¿De dónde proceden?
¿Cómo se extraen los gases del aire?
El oxígeno, nitrógeno, argón, xenón, neón y criptón
se extraen del aire. El dióxido de carbono se obtiene
principalmente como gas residual en algunos
procesos industriales y más tarde se purifica.
En parte también se extrae de fuentes naturales
subterráneas. El hidrógeno y el acetileno se producen
de forma química. El helio se obtiene de fuentes
naturales subterráneas.
Para obtener estos gases utilizamos plantas de
fraccionamiento del aire cuyas columnas pueden alcanzar
una altura de más de 60 m. En ellas tiene lugar un
proceso físico, en el
que los componentes del aire se separan. Este proceso,
al que también se denomina "destilación criogénica", se
lleva a cabo de la siguiente manera:
El aire ambiente:
Fraccionamiento
del aire
•
se
filtra (se elimina el polvo)
y se comprime a unos
Producción
química
6 bares
•
se
refrigera con agua
se seca en un tamiz molecular y se extrae el CO2
•
Kr
Ar
Xe
O2
C2H2
H
Gases
industriales
Ne
N2
•
se
enfría a más de -175 °C y
se licúa en el intercambiador
principal de calor
•se
descompone en una
columna de fraccionamiento
en oxígeno y nitrógeno
líquidos o gaseosos
•
se
He
CO2
Los gases en estado líquido
se almacenan en tanques.
Gases residuales
de la industria
Fuentes
subterráneas
separa también el argón
líquido
CO2, Ne, He, CH4, Kr, H2, N2O,
CO, Xe (en conjunto un 0.1 %)
Ar
(0.9 %)
O2
(21 %)
N2
(78 %)
¿Cómo llegan los Gases for Life a los clientes?
Los gases se almacenan en pequeñas cantidades en
botellas a presión. En caso de que se necesiten gases
industriales en grandes cantidades, instalamos tanques
en las plantas de nuestros clientes, para almacenar
gases como oxígeno, nitrógeno, argón o CO2 en estado
líquido. Estos gases se suministran en camiones
cisterna desde las plantas de producción.
Cuanto más gas precise el cliente, más cerca deberá
hallarse la producción de gases de sus instalaciones.
Por norma general, los gases se producen donde se
necesitan: en polígonos industriales de gran densidad.
En grandes industrias, como la siderúrgica o la química,
se necesita tanto volumen de gas que en sus terrenos
suele instalarse una planta de fraccionamiento de aire
para producir oxígeno y/o nitrógeno. En ocasiones,
también se suministran los gases a través de
gaseoducto a una o varias empresas en polígonos
industriales.
¿Quién necesita Gases for Life?
¿Qué es el grupo Messer?
Los gases industriales se utilizan en diferentes
aplicaciones y con varios niveles de pureza, incluso
como gases alimentarios o medicinales.
Los gases industriales pueden mejorar la seguridad
de los procesos de producción y la calidad de los
productos, y ofrecer más rentabilidad. A menudo
contribuyen a la protección del medio ambiente.
Algunos procesos y aplicaciones serían impensables
sin las características químicas de los gases.
Entre los sectores habituales que utilizan los
gases figuran la automoción, siderurgia,
alimentación, construcción, metalurgia, fabricación
de vidrio y cerámica, sector de la salud, industria
química y farmacéutica, investigación y desarrollo.
Gases
industriales
Messer es el mayor fabricante de gases industriales
del mundo de gestión privada. Adolf Messer fundó
la empresa en 1898 y su nieto, Stefan Messer (en
la foto), dirige el grupo en la actualidad. Tanto él
como los más de 5.400 empleados en Europa y Asia
desempeñan su trabajo de acuerdo con unos valores
establecidos. Entre ellos se encuentra la orientación al
cliente y al empleado, el comportamiento responsable,
la responsabilidad corporativa, la excelencia, la
confianza y el respeto. Esta empresa familiar tiene su
sede principal en Bad Soden, cerca de Frankfurt.
Oxígeno
O
Con tendencia a la unión
Símbolo: O
Presencia:
20,9% del aire; 50,5% de la atmósfera,
hidrosfera, biosfera y litosfera
combinadas.
El oxígeno ayuda a
elaborar y refinar
el vidrio.
Punto de ebullición: - 183 °C
El oxígeno líquido ocupa a presión
atmosférica solamente la 854ava parte de
su volumen gaseoso.
Punto de congelación: - 219 °C
Propiedades químicas:
Extremadamente reactivo, reacciona
prácticamente con todos los elementos
y participa en la mayoría de los
fenómenos de combustión y corrosión.
Obtención: Fraccionamiento del aire.
Aplicaciones
Aceleración de las reacciones de
oxidación en diversos sectores y
procesos; aumento de las
temperaturas de proceso en la
fabricación de metal, cerámica y
vidrio; aceleración de procesos
biológicos y bioquímicos, por ejemplo
en el tratamiento de aguas; sustancia
activa y fármaco en la medicina y
muchas otras.
Más de la mitad (exactamente el 50,5%) de las partes de nuestro planeta
a las que el hombre tiene acceso se componen de oxígeno. Así de
elevada es la proporción de este elemento en la atmósfera, en la
hidrosfera y en la corteza terrestre hasta 16 km de profundidad. Sólo por
su masa, el oxígeno constituye el principal fundamento de nuestro
mundo.
El oxígeno debe su nombre a un error de la ciencia natural primitiva,
debido a que los pioneros de la química en el siglo XVIII pensaban que
este gas incoloro e inodoro era responsable de la formación de los ácidos.
Por lo tanto, lo llamaron oxygenium (creador de ácidos), derivado del
griego oxys, que significa «ácido».
Junto con el hidrógeno y el helio, el oxígeno es el tercer elemento más
común en el espacio, aunque con una proporción de masa bastante
menor que en la Tierra. En el Sistema Solar, representa aproximadamente
el 0,8%.Las propiedades reactivas del oxígeno se aprovechan en las
industrias para producir de una forma más eficaz y rentable. El oxígeno
está implicado en la mayoría de los procesos industriales, en los que la
combustión y las reacciones químicas desempeñan un papel importante,
desde la fabricación del acero hasta el tratamiento de aguas.
El oxígeno medicinal
juega un papel
importante como
gas respiratorio.
El frío del nitrógeno líquido
estabiliza el subsuelo en
obras de profundidad.
N
Nitrógeno
La base de la vida
Símbolo: N
Presencia:
Con una proporción de alrededor del
78%, es el principal componente del
aire, pero su masa sólo supone el
0,03% de la corteza terrestre.
Como componente esencial de los aminoácidos, el nitrógeno es un
elemento fundamental para la vida. Sin este elemento, con símbolo N) no
habría proceso de metabolización, ni proteínas, ni ADN en las personas,
en los animales y en las plantas. El nitrógeno constituye casi dos
kilogramos del peso de un adulto de 70 kg.
El nombre científico, nitrogenium, procede del griego nitros, que
significaba «salitre», que era de donde se obtenía antes de la invención
del fraccionamiento del aire.
El 99% del nitrógeno de la Tierra se encuentra en el aire. La mayor parte
de las plantas necesitan para vivir compuestos de nitrógeno contenidos
en el suelo. Más del 80% de la producción mundial de nitrógeno (unos
40 millones de toneladas al año) se emplea por tanto en la fabricación de
fertilizantes.
El nitrógeno puro se utiliza, entre otras aplicaciones, para rellenar los
neumáticos de los aviones, de modo que las ruedas no ardan por
la generación de calor durante el despegue y el aterrizaje. Este gas
sirve también como gas de envasado en atmósfera modificada o gas
propelente para montar nata.
El nitrógeno líquido se emplea como agente frigorífico, por ejemplo,
para el almacenamiento de alimentos o la congelación rápida. Otras
aplicaciones del nitrógeno líquido pueden ser el enfriamiento del hormigón
o del subsuelo en la construcción, así como en la criocirugía. El ejemplo
más conocido de esto último es la «congelación» de verrugas.
Punto de ebullición: -196 °C
Punto de congelación: -210 °C
Propiedades químicas:
El nitrógeno gas, inodoro y sin sabor,
se condensa en un líquido incoloro.
Es un gas altamente inerte, apenas se
disuelve en agua y no es combustible.
Obtención: Fraccionamiento del aire.
Aplicaciones
Gas para la protección de raíz en
la soldadura y para el transporte
de sustancias inflamables; gas
propelente; reciclaje de frigoríficos;
ultrarefrigeración de alimentos;
envasado en atmósfera modificada;
material auxiliar para la producción de
sustancias activas; molienda criogénica
de plásticos; fabricación de fertilizantes;
congelación del subsuelo en obras
de profundidad; enfriamiento del
hormigón; criocirugía; gas de protección
para la producción de componentes
microelectrónicos.
En la fabricación de
componentes electrónicos,
como los de un reproductor
MP3, se emplea el nitrógeno
como gas de protección.
Gases nobles
Discretos por naturaleza
El argón (Ar), criptón (Kr), neón
(Ne) y xenón (Xe) son gases
nobles que se obtienen del aire.
Todos tienen en común que
tan solo existen en cantidades
muy pequeñas y raramente
reaccionan con otros materiales.
Aplicaciones
Argón: gas de protección para la
soldadura de aceros y aluminio; gas
de relleno para lámparas; gas de
alumbrado para lámparas de descarga
de gas; protección antioxidante en la
industria alimentaria; extintor gaseoso.
Helio: agente refrigerador en
la tomografía por resonancia
magnética; gas de relleno de globos
meteorológicos.
Xenón: gas de alumbrado de lámparas
de descarga de gases; componente de
los gases de relleno de las pantallas de
plasma; gas para propulsores iónicos.
Criptón: gas de relleno en ventanas de
vidrio aislante, aplicación en lámparas
halógenas.
El argón sirve como
gas de protección en
muchas aplicaciones
de soldadura.
Al grupo de los gases nobles pertenecen el helio, el neón, el argón, el
criptón y el xenón, además del radiactivo radón y del ununoctio, que sólo
se obtiene de forma artificial. Estos gases se denominan «nobles» porque,
al igual que los metales nobles (como el oro, la plata, el platino, etc.), en
condiciones normales apenas forman uniones químicas. Por eso, los
metales nobles conservan su aspecto brillante durante mucho tiempo,
mostrando un "aspecto noble". En comparación, los gases nobles aún
responden más lentamente.
El gas noble más frecuente en la Tierra es el argón (Ar). El aire que
respiramos se compone aproximadamente de un 1% de argón. Se emplea
especialmente en la soldadura de todos los tipos de aceros, aluminio y sus
aleaciones. Para ello, el argón suele utilizarse mezclado con otros gases
como gas de protección. El argón protege la zona de la soldadura del
oxígeno, lo que aumenta la calidad y la durabilidad de los cordones de
soldadura.
La aplicación más conocida del helio (He) es probablemente la del llenado
de los globos que flotan en el aire. Sin embargo, el helio tiene muchas
otras aplicaciones importantes, por ejemplo, el helio líquido criogénico se
utiliza en la medicina, para refrigerar los imanes superconductores de los
aparatos de tomografía por resonancia magnética. Al igual que el argón, se
utiliza como gas de protección para la soldadura y además, es el gas más
utilizado para la detección de fugas.
El criptón (Kr), el xenón (Xe) y el neón (Ne) se emplean mayoritariamente en
los láseres y como gases de relleno de lámparas. Por ejemplo, los faros de
xenón, que son muy conocidos, se utilizan en la industria automovilística,
entre otras. Alumbran bastante más que los faros halógenos y tienen mayor
durabilidad. El xenón es necesario para el proceso de descarga, que origina
la luz brillante. No obstante, las lámparas halógenas también están rellenas
de mezclas de gases nobles. El xenón y el neón son los componentes
principales del gas de relleno de las pantallas de plasma.
El criptón sirve, además, como gas de relleno para las ventanas de vidrio
aislante: si el espacio entre los vidrios está relleno de criptón, las
propiedades aislantes son considerablemente mayores que las de rellenos
con aire o argón.
Los modernos faros
de xenón ofrecen
alta luminosidad.
CO
Dióxido de
carbono
El origen de la biomasa
El dióxido de
carbono también
se emplea en la
potabilización del
agua potable.
Símbolo: CO2
Presencia:
En primer lugar, el CO2 posibilita el crecimiento de las plantas y es por
tanto, una condición indispensable para las formas de vida más
desarrolladas.
Las plantas están formadas en gran proporción de agua y sobre todo por
compuestos de carbono. Este carbono lo extraen del CO2 del aire y es
vital para sus raíces, troncos, hojas y frutos. Por otra parte, las plantas
constituyen la base alimentaria de toda la fauna, incluidas las personas.
Esta biomasa formó a lo largo de cientos de millones de años
los grandes yacimientos de carbón, petróleo y gas natural, que el
hombre está volviendo a convertir cada vez más rápido en CO2. Por ello
va aumentando la proporción de dióxido de carbono en la atmósfera,
lo que contribuye al aumento de la temperatura del planeta, debido a su
efecto termoaislante.
En algunas aplicaciones técnicas se captura una parte del CO2
residual para emplearlo de nuevo en otros procesos. El más conocido, es
la carbonatación de refrescos, cuya sensación de frescor al ser ingeridos,
se debe a este gas. El CO2 se emplea también en forma de hielo seco
para la refrigeración y congelación. Su papel en la potabilización del agua
y en la neutralización de aguas residuales es cada vez más importante,
sobre todo para el medioambiente. Al contrario que los agresivos
minerales que se utilizaban en su lugar, no deja residuos problemáticos.
Si se utiliza en invernaderos, el dióxido de carbono ayuda a generar
biomasa, ya que las plantas extraen de él carbono para su crecimiento y
a la vez liberan oxígeno.
La mayor parte del dióxido de carbono
se encuentra disuelto en forma de CO2,
carbonato de hidrógeno o iones de
carbonato en el agua del mar y de los
ríos. Sólo alrededor del dos por ciento
de las reservas de la Tierra se encuentra
en la atmósfera, cuyo contenido de CO2
es de aproximadamente un 0,04% de
volumen.
Punto de sublimación: - 78,5 °C
a presión normal pasa directamente a
estado gaseoso por encima delpunto
triple: -56,57 ºC a 5,18 bar
Propiedades químicas:
Incoloro, inodoro, incombustible,
inerte, buena disolución en agua. Con
óxidos metálicos básicos o hidróxidos
se forman carbonatos y carbonatos de
hidrógeno.
Obtención:
Principalmente como subproducto
de procesos bioquímicos o químicos.
Se obtiene, entre otros, en el “steam
reforming”, un proceso básico para
la producción de amoníaco y otras
materias químicas básicas. Asimismo,
se obtiene en una forma relativamente
pura en la producción de óxido de
etileno y otros procesos industriales,
como la fermentación del alcohol.
Existen fuentes naturales de CO2,
especialmente en zonas de origen
volcánico.
Aplicaciones
El reciclaje de
papel con CO2 es
una contribución
importante para
la protección del
medio ambiente.
Aditivo en la fabricación de refrescos;
tratamiento de agua potable;
neutralización de aguas residuales;
fertilización en invernaderos; refrigerantes;
agente de limpieza (pellets de hielo seco);
agentes refrigeradores, por ejemplo, para
servicios de catering o la refrigeración en el
transporte (hielo seco); medio de extinción
de incendios, reciclaje de papel.
¡Buenos días,
Gases for Life!
La actual campaña publicitaria de Messer
se centra en los beneficios de los gases
industriales en la vida cotidiana. Este
ejemplo publicitario muestra que el
nitrógeno (N2) se utiliza, entre otras
cosas, para moler especias de forma muy
fina o para envasar queso de manera
óptima. El dióxido de carbono (CO2) se
usa para abonar las verduras, para enfriar
la masa en panaderías o para eliminar la
cafeína del café. Y, por supuesto, como
ácido carbónico para carbonatar las
bebidas. El oxígeno (O2) se emplea en la
fabricación de vidrio, y el ozono (O3)
ayuda a blanquear el papel de forma
ecológica.
Gases for Life
para la vida cotidiana.
O2
CO2
CO2
Puede encontrar más información en:
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CO2
O3
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