Sistemas de suministro para gases especiales

Los gases suelen almacenarse a presión enrecipientes apropiados, donde puedenencontrarse tanto en forma gaseosa comolicuados a presión. En todos los casos, elempleo del sistema de suministro adecuadopara usar los gases a la presión deseadareviste una importancia clave para la seguridady la preservación de la pureza del gas.

Control de la presiónAquí, la función principal del dispositivo deextracción se basa en la reducción de la presióndel gas a la presión requerida en cadaaplicación,  para lo cual se instalan reguladoresde presión. Estos se basan en el principio deequilibrio de las fuerzas que actúan en lasválvulas cónicas, que son la presión del resortede cierre y del recipiente p1, por un lado, y lapresión del resorte de ajuste y la presión desalida p2, por otro. Mediante el tornillo de ajustese puede regular la presión del resorte de ajustey, con ello, la presión de salida deseada. Eldiafragma aísla herméticamente elcompartimiento que contiene el gas de laatmósfera. 

          

          1) Resorte de cierre          2) Válvula cónica          3) Diafragma          4) Resorte de ajuste          5) Tornillo de ajuste

En este equilibrio de fuerzas, la presión de salidadepende también de la presión de entrada. Estosignifica que, al reducirse la presión de entrada,es decir, durante el vaciado de la botella de gasconectada, la presión de salida aumentaligeramente si la regulación del tornillo de ajustese mantiene sin cambio. Este efecto muchasveces no es aceptable. En el caso de unregulador de una etapa con un compensador dela presión de salida, la presión de salida dependemucho menos de la presión de entrada.

Cuando los requisitos de presión constanteresulten muy exigentes y/o las presiones desalida reducidas, es recomendable instalar unregulador de presión de dos etapas. De estemodo, en la primera etapa se reduce la presiónde entrada a un valor intermedio establecido porla fábrica (por ejemplo 20 bares) y en la segundaetapa se ajusta la presión de salida deseada. Losreguladores de presión de dos etapas consiguenevitar prácticamente por completo las variacionesde la presión de salida durante la disminución dela presión en la botella.

Tipo de gas Fórmula Presión(bar) 20°C Propiedad Spectro lab Spectrocem

Acetileno C2H2 18 Inf xAmoníaco NH3 8,6 Inf T C xArgón Ar 200/300 I xButano C4H10 2,1 Inf xCloro CI2 6,8 T C xÁcido clorhídrico HCI 42,6 T C xÓxido nitroso N2O 50,6 O xEtano C2H6 37,6 Inf xEtileno (eteno) C2H4 - Inf xÓxido de etileno C2H4O 1,5 Inf T xFlúor (en mezcla gaseosa < 10%) F2 - T C xHelio He 200/300 I xDióxido de carbono CO2 57,3 I xMonóxido de carbono CO 200 Inf T xKriptón Kr 200 I xMetano CH4 200 Inf xPropano C3H8 8,4 Inf xGas de ensayo sin componentes - máx 200 xGas de ensayo con componentes - máx. 200 C (T) xOxígeno O2 200/300 O xDióxido de azufre SO2 3,3 T C xNitrógeno N2 200/300 I xDióxido de nitrógeno NO2 0,96 T C xMonóxido de nitrógeno NO 50,5 T C xAire sintético - 200/300 O xHidrógeno H2 200/300 Inf xXenón Xe 200 I x

Selección del sistema de suministroLa selección del sistema de suministro  adecuadodepende esencialmente de los siguientesparámetros: 

Tipo/ pureza del gas•Forma de suministro (botellas independientes/suministro central de gas)

•

Presión máxima del recipiente/ presión detrabajo/ volumen en circulación

•

Requisitos especiales (presión constante,posibilidad de barrido, etc.)

•

Selección del material El tipo de gas y su calidad determinanbásicamente la selección del material para lasinstalaciones de suministro. Mientras que paraaplicaciones técnicas con requisitos más bienreducidos de pureza de gas se pueden emplearsiempre reguladores de latón con diafragmas degoma (gama de productos Spectrotec deMesser), en los compartimentos para gasesespeciales hay que evitar por principio el empleode goma y otros materiales artificiales similares.

Selección de material (Inf=Inflamable, T=Tóxico, I=Inerte, C=Corrosivo, O=Oxidante)

Para gases puros y mezclas no corrosivas hastauna pureza de 6.0 se recomienda el empleo delatón (cromado o niquelado) con diafragmas demetal (por ejemplo, acero fino o Hastelloy) yjuntas de los materiales correspondientes (comovitón, PVDF o PCTFE). Las válvulas deben estarprovistas de diafragma. La gama de productosSpectrolab de Messer cumple todos estosrequisitos y se puede emplear para todos losgases puros y mezclas gaseosas no corrosivas.

Para los gases corrosivos y mezclas inestables debaja concentración son siempre más apropiadoslos reguladores de acero fino. Por un lado, esnecesario proteger al equipo de la corrosión, porotro, se evita, sobre todo en las mezclasgaseosas de baja concentración (del orden deppb.), que la superficie absorba los componentespresentes en trazas y que la concentración delgas de ensayo varíe de forma decisiva. Tambiénen este caso es importante la información sobreel tipo de gas, pues los materiales de las juntasdeben adaptarse a él. Todos los reguladores paraeste campo de aplicación están comprendidos enla gama de productos Spectrocem de Messer.

Los reguladores especiales para aplicación en elcampo médico se encuentran en nuestra gamaSpectromed. Para los requisitos de calidad másextremos, como los del campo de los semi-conductores, hemos desarrollado nuestrosreguladores de la gama Spectropur. Rogamosnos consulte al respecto.

Forma de suministro: ¿Reguladores depresión de botellas o suministro central degas?Con independencia del uso, se pueden distinguirdos formas de suministro básicas, el suministromediante botellas independientes en el lugar deconsumo con reguladores de presión o elsuministro central de gas.

Reguladores de presión de botellaLos reguladores de presión de botella seemplean fundamentalmente cuando sólo hay quealimentar un equipo y la botella se encuentrasituada inmediatamente al lado del mismo. Elregulador de presión se conecta directamente auna botella y reduce la presión al valor deseado.

Tanto en la gama Spectrolab como en la gamaSpectrocem, disponemos de reguladores depresión de una etapa, de dos etapas y concompensador de la presión de entrada (ver tabla).Todos los reguladores de presión estánequipados con válvulas de escape para protegerlos equipos apagados y con dos manómetros quemuestran la presión de la botella y la presión desalida. Los indicadores de los manómetros serigen por la escala de presiones seleccionada.

Válvulas de extracción para botellasPara los gases licuados con poca presión devapor puede no requerirse un regulador depresión. En estos casos, es posible obtener elgas mediante una válvula de extracción montadadirectamente sobre la válvula de la botella. Laválvula de extracción para botellas SpectrocemRVE6 se puede emplear hasta una presión de 40bares como máximo.

Suministro central de gas:la solución segura

Gama de productos Presióndelantera

Presión trasera Producto

Reguladores para gases y mezclas de gases no corrosivos hasta pureza 6.0Reguladores de presión de botella

de una etapa máx. 300 bar 4/10/20/50/100/150/200 bar Spectrolab FM 51de una etapa máx. 300 bar 10/20/50/100 bar Spectrolab FM 61de una etapa con compensador máx. 230 bar 0,1 - 10 bar Spectrolab FM 45de una etapa con exact-technology máx. 300 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrolab FM 52 exactde dos etapas máx. 300 bar 1,5/4 bar Spectrolab FM 62

Sistemas de suministro de gasUnidades de descompresión

para una botella máx. 300 bar 10/20/50/100 bar Spectrolab BM 65-1para dos botellas, manual máx. 300 bar 10/20/50/100 bar Spectrolab BM 65-2con conmutación automática máx. 300 bar 10 bar Spectrolab BM 65-2Ucon conmutación automática máx. 300 bar 20/50/100 bar Spectrolab BM 65-2L

Ampliación Spectrolab BM 65-EPunto de extracción máx. 40 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrolab EM 65Punto de extracción máx. 40 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrolab plus EM 55Accesorios

Válvula dosificadora 40 bar sin regulador Spectrolab V 6MRegulador de presión (de una etapa) máx. 300 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrolab LM 52 exactMedidor de volumen 1,4/4 bar Spectrolab FLM 32

Reguladores para gases y mezclas de gases no corrosivos hasta pureza 6.0Válvulas de extracción para botellas máx. 40 bar sin regulador Spectrocem RVE6

Reguladores de presión de botella

de una etapa máx. 25 bar 0,05 - 1,5 bar Spectrocem FE 121 con dispositivo de barrido máx. 25 bar 0,05 - 1,5 bar Spectrocem FE 121 SPde una etapa máx. 300 bar 4/10/20/50/100/150/200 bar Spectrocem FE 51de una etapa máx. 200 bar 10/20/50/100 bar Spectrocem FE 61con dispositivo de barrido máx. 200 bar 10/20/50/100 bar Spectrocem FE 61 SPde una etapa con compensador máx. 230 bar 0,1 - 10 bar Spectrocem FE 45de una etapa con exact-technology máx. 300 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrocem FE 52 exactde dos etapas máx. 200 bar 1,5/4 bar Spectrocem FE 62con dispositivo de barrido máx. 200 bar 1,5/4 bar Spectrocem FE 62 SPdispositivo de barrido y conexión máx. 200 bar Spectrocem SBE/3

Sistemas de suministro de gasUnidades de descompresiónpara una botella máx. 300 bar 10/20/50/100 bar Spectrocem BE 65-1para dos botellas manual máx. 300 bar 10/20/50/100 bar Spectrocem BE 65-2con conmutación automática máx. 300 bar máx.13 bar Spectrocem BE 65-2Uunidades de descompresión con barrido máx. 2 bar sin regulador Spectrocem SE 40

máx. 25 bar 1,5/4 bar Spectrocem SE 120máx. 200 bar 10 bar Spectrocem SE 60

Ampliación máx. 300 bar Spectrocem BE 65-EPunto de extracción 40 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrocem EE 65

Punto de extracción 40 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrolab Plus EE55Sistema de canalización/ accesorios

Válvula dosificadora 40 bar/200 sin regulador Spectrocem V 6ERegulador de presión (de una etapa) máx. 300 bar 1,5/4/10/20 bar Spectrocem LE 52 exactMedidor de volumen 1,4/4 bar Spectrocem FLE 32

 Existen rampas con conexión tanto a un únicorecipiente (botella independiente o grupo) como ados recipientes en las gamas Spectrolab ySpectrocem.

En los casos en que el gas se consume de formacontinuada, se recomienda la conexión paralelade dos recipientes.

El gas se extrae siempre de uno de losrecipientes, mientras el otro está conectado ylisto. En el caso más simple, la conmutación deun recipiente al siguiente se realiza de formamanual. No obstante, existen también opcionescon conmutación automática entre losrecipientes disponibles (véase tabla).

Las rampas están equipadas con manómetrospara medir la presión del recipiente y la presiónde salida. Opcionalmente, existen tambiénunidades con manómetro de contacto, queemiten una señal si la presión de una botellaqueda por debajo de la previamente ajustada.Esta señal puede producirse por un dispositivo dealerta de insuficiencia de gas.

Suministro central de gas Los recipientes de gas a presión deben colocarseen el exterior de los lugares de trabajo. Esto selogra con el suministro central de gas que  constade paneles de control de presión (rampas), tuberías y puntos de extracción en cada uno delos distintos lugares de consumo.

Las ventajas fundamentales del suministrocentral de gas son:

Calidad: Equipos para gases de alta pureza conla limpieza requerida, control de fuga y válvulaspara  purga, que garantizan la preservación dela calidad del  gas desde el origen hasta elpunto de uso.

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Fiabilidad: Un suministro ininterrumpido de gasse puede garantizar con rampas de cambio automático con alarma de baja presión.Reguladores de dos etapas  (primera etapa enel panel de control de la botella, segunda etapaen el punto de extracción) garantizan unapresión de trabajo estable en el punto de uso.

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Costes: Las botellas en una ubicacióncentralizada  disminuyen la manipulación. Lasrampas aseguran un uso más eficiente de lasbotellas. Varios puntos de uso individuales sepueden reemplazar por un panel de controlcentral.

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Seguridad en el trabajo: Las botellas en loslugares de trabajos son siempre un riesgo deseguridad, se pueden caer y causar daños oheridas  o, por ejemplo,  pueden generarsituaciones peligrosas en caso de incendio.Además las botellas ocupan mucho espaciodentro del laboratorio.

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Los recipientes de gas a presión se sitúan en unlugar, por ejemplo fuera del edificio o en unahabitación separada, y se conectan a las llamadasrampas, las cuales ajustan la presión.Estas son unidades que constan de reguladoresde presión, válvulas y soportes, y que estánunidas, a través de cámaras de alta presión oespirales de acero fino, a una o varias botellas(grupos). La presión de la línea se ajusta según senecesite.

Rampa Spectrolab BM 65 - 2U

Por medio de las extensiones se puedenconectar y vaciar varios recipientes a la vez.

El gas es conducido a través de tuberías fijashasta los puntos de uso que constan de unaválvula de entrada y un regulador de presión paraajustar la presión de trabajo deseada por elusuario. El manómetro del que disponen muestrala presión de trabajo establecida.

Para el montaje en muebles de laboratorio sehan diseñado los puntos de extracción de la líneaSpectrolab plus (véase información porseparado).

Gracias a la combinación de rampas y puntos deuso, los suministros centrales de gas poseensiempre dos etapas, pues la rampa representa laprimera etapa de presión y el punto de uso, elsegundo.

Conexión de las botellasEn cada cambio de botella se introduce unvolumen concreto de aire del entorno en la piezade conexión del sistema. Para evitar lacontaminación del gas y del conjunto del sistema,es necesario limpiar la conexión antes de extraergas nuevamente. En el caso de los gases nocorrosivos, se puede realizar repetidamente unbarrido de presurización con el propio gas. Si setrata de gases corrosivos o tóxicos o de mezclas gaseosas de baja concentración es recomendableusar un dispositivo de barrido especial con un gasdistinto. 

Para ello, todas las unidades de descompresiónestán equipadas con válvulas de gas de barrido.Los reguladores de presión de botella de la serieSpectrocem disponen de un dispositivo debarrido opcional. Los mejores resultados seobtienen con el émbolo de barrido independienteSBE/3, pues, mediante un capilar, limpia hasta lazona de la válvula de la botella con un gas debarrido diferente.

Messer Ibérica de Gases, S.A.Autovía Tarragona-Salou, km.3,8

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Barrido/purga Spectrocem SBE/3

Puntos de uso Spectrolab EM 61y Spectrolab plus EM 51