La purga de nitrógeno juega un papel importante en la seguridad y el funcionamiento de varias plantas que son susceptibles a riesgos de incendio. En la ingeniería de protección contra incendios y explosiones, se introduce un gas de purga inerte (es decir, no inflamable) (como nitrógeno, helio, argón, etc.) en un sistema cerrado (por ejemplo, un recipiente o recipiente de proceso) para evitar la formación de una sustancia humeante. atmósfera inflamable. Este gas inerte ayuda a mitigar el riesgo al anular los peligrosos agentes formadores de incendios/explosiones como el oxígeno. En este artículo, exploraremos más sobre la purga de nitrógeno, su definición, procedimiento, beneficios, etc.
¿Qué es la purga de nitrógeno?
Muchas veces, la gente de ingeniería de seguridad pregunta qué significa realmente la purga de nitrógeno. La purga de nitrógeno es el proceso de introducir nitrógeno en recipientes cerrados, tuberías, contenedores, etc. para desplazar la atmósfera peligrosa indeseable y limpiar las paredes internas. El nitrógeno en el proceso de purga de nitrógeno expulsa el oxígeno y la humedad y crea un entorno estable no combustible, lo que reduce el peligro potencial.
¿Por qué se requiere la purga de nitrógeno?
Las industrias químicas, como las plantas de producción de acetileno, las plantas de petróleo y gas, requieren una purga de nitrógeno de forma regular. Los principales beneficios que proporciona la purga de nitrógeno son:
- La purga de nitrógeno ayuda a eliminar el porcentaje de oxígeno de las superficies internas de las tuberías y los equipos. Por lo tanto, las posibilidades de chispas e incendios se reducen considerablemente durante el funcionamiento.
- La purga de nitrógeno elimina la humedad que pueda estar presente, lo que ayuda a reducir el punto de rocío.
- El proceso de purga de nitrógeno garantiza un entorno seguro para los trabajadores y los residentes cercanos.
- Evita la alteración química del producto.
Usos del sistema de purga de nitrógeno
Muchos procesos de fabricación industrial utilizan purgas de nitrógeno para eliminar la humedad o el aire rico en oxígeno. El equipo de purga de intrógeno a veces se integra con operaciones sensibles al oxígeno para evitar condiciones desfavorables. Las principales aplicaciones industriales del proceso de purga con nitrógeno son:
- Los transformadores y otros entornos eléctricos volátiles mejoran la seguridad mediante el uso del procedimiento de purga de N 2 .
- La purga de nitrógeno en la industria cervecera prolonga la vida útil de la cerveza.
- Los barcos y camiones cisterna utilizan una capa de nitrógeno para eliminar entornos potencialmente combustibles.
- Las industrias químicas y petroquímicas generadoras de compuestos orgánicos utilizan ampliamente los procesos de purga de nitrógeno para eliminar los gases tóxicos de las cámaras de proceso.
- Las industrias alimentaria y de embalaje atmosférico aplican el proceso de purga de nitrógeno para eliminar la humedad, el oxígeno y otras impurezas gaseosas.
- La purga de nitrógeno se usa ampliamente en proyectos de oleoductos y gasoductos para secar, limpiar y limitar las concentraciones de oxígeno.
- Para eliminar los compuestos que afectan la calidad de la soldadura, las industrias de fabricación de metales utilizan sistemas de purga de N2.
¿Por qué se usa nitrógeno para purgar?
El nitrógeno es seco, no combustible y económico en comparación con otros gases inertes. Esto hace que el proceso de purga con nitrógeno sea más asequible.
¿Diferencia entre purga de nitrógeno e inertización?
El gas de purga es inerte. Por definición, no es inflamable, o más precisamente, no reactivo. Los gases de purga más comunes disponibles comercialmente en grandes cantidades son el nitrógeno y el dióxido de carbono. Otros gases inertes, p. Se puede utilizar argón o helio. El nitrógeno y el dióxido de carbono no son adecuados para aplicaciones de purga en algunos casos porque estos gases pueden reaccionar químicamente con el polvo fino de ciertos metales ligeros.
Dado que se usa un gas de purga inerte, el procedimiento de purga puede denominarse (erróneamente) inertización en el lenguaje cotidiano. Esta confusión puede conducir a situaciones peligrosas. El dióxido de carbono puede considerarse un gas de purga inerte y seguro. El dióxido de carbono es un gas inerte cuya inactivación no es segura, ya que puede encender los vapores y provocar una explosión.
¿Diferencia entre los procedimientos de purga de nitrógeno de otros métodos industriales de prevención de explosiones?
Los incendios y las explosiones también se pueden prevenir controlando las fuentes de ignición. Sin embargo, la purga con un gas inerte (nitrógeno) proporciona un mayor nivel de seguridad porque se garantiza que no se formará una mezcla inflamable. Por lo tanto, se puede decir que se confía en la prevención primaria para reducir la posibilidad de que se propague una explosión, y el control de la fuente de ignición se basa en la prevención secundaria para reducir la posibilidad de que se produzca una explosión. La prevención primaria también se conoce como seguridad esencial.
Tipos de procedimiento de purga de nitrógeno
Existen cuatro procedimientos principales de purga de nitrógeno industrial que se utilizan ampliamente. Están:
- Purga por desplazamiento (Efecto tapón)
- Purga por dilución
- Cambio de presión Purga, y
- purga de vacío
Purga por desplazamiento (Efecto tapón)
En una purga por desplazamiento, se inyecta un gas inerte en un recipiente abierto para evacuar gases peligrosos o nocivos. Se mantiene un flujo lento (velocidad < 10 m/s).
El procedimiento de purga de nitrógeno por desplazamiento se utiliza principalmente para relaciones H/D (altura/diámetro) altas. Idealmente, el gas inerte debería ser más denso que el gas desplazado en la Fig. 1 muestra cómo se usa nitrógeno para la purga de desplazamiento del recipiente. El gas se transporta en camiones cisterna. El nitrógeno líquido se vaporiza en el vaporizador y el nitrógeno gaseoso se inyecta en el recipiente. El nitrógeno empuja la atmósfera fuera del recipiente a través de una válvula de desgasificación. La cantidad de nitrógeno requerida es relativamente pequeña, normalmente 1,2 veces la capacidad del recipiente.
Purga por dilución:
Una purga de dilución implica la introducción de un gas inerte para reducir la concentración de gas peligroso.
El procedimiento de purga de nitrógeno por dilución se utiliza cuando la relación H/D de la máquina es baja. La cantidad de nitrógeno necesaria es aproximadamente 3,5 veces la capacidad del recipiente. La configuración de la Fig. 2 muestra cómo el gas nitrógeno se vaporiza y se inyecta en el dispositivo con la válvula de salida abierta. El gas diluyente, que consta de gases nocivos y nitrógeno, se libera a la atmósfera o se procesa más.
Las siguientes ecuaciones se pueden utilizar para este proceso:
El número de cambios de volumen: i = ln [C a ⁄ C e ]
El volumen de gas inerte requerido: V N = i · V B
Aquí,
- i = cambio de volumen
- C a = Concentración inicial
- C e = Concentración final
- V N = Volumen de gas inerte
- V B = Volumen del recipiente
Cambio de presión Purga:
En la purga por cambio de presión, el dispositivo cerrado se rocía con un gas inerte. Cuando se libera el gas, el gas peligroso o nocivo desaparece. El proceso (cerrado-inyección-abierto-escape) continúa hasta que se alcanza la concentración deseada de gases nocivos en el dispositivo. La purga de presión variable se usa, por ejemplo, cuando la entrada y la salida están cerca una de la otra. El dispositivo también debe ser un recipiente a presión. En la presión de bombeo, existe una diferencia entre la depuración al vacío y la producción excesiva. Uno de los principales objetivos de la oscilación de presión se produce debido a sustancias peligrosas o nocivas, como el oxígeno. La concentración residual de sustancias nocivas se puede calcular con la siguiente fórmula:
- C SR = concentración residual de sustancias peligrosas
- C SG = Concentración de sustancias peligrosas en mezclas
- C SI = Concentración de sustancias peligrosas en gas inerte
- n = Número de oscilaciones de presión
- P 1 = Presión 1 (antes de la inertización)
- P 2 = Presión 2 (después de la inertización)
purga de vacío
La purga de vacío implica el uso de una bomba de vacío para eliminar los gases nocivos y luego suministrar gas inerte a la unidad evacuada. Este proceso se repite hasta que se alcanza la concentración de gas peligroso deseada. La purga de vacío es particularmente adecuada para máquinas con múltiples zonas muertas.
El requerimiento efectivo de gas inerte se calcula de la siguiente manera:
V norte = V segundo * F * norte
Aquí,
- V N = Necesidad de gas inerte en m³
- V B = Volumen del recipiente en m³
- f = relación de cambio de presión
- n = Número de oscilaciones de presión
La ecuación de la relación de cambio de presión es la siguiente:
f=1-(P 1 /P 2 ) (P 1 /P 2 )<1
Aquí,
- f = relación de cambio de presión
- P 1 = Presión antes de inertizar
- P 2 = Presión después de la inertización
Purga de nitrógeno en tuberías
Red de tuberías recién instalada y, a veces, después de trabajos de mantenimiento y parada, se realiza una purga de nitrógeno en las tuberías. Este proceso es importante para eliminar la humedad retenida, el oxígeno y otras impurezas que, de otro modo, podrían cambiar la calidad del fluido que se transporta.
La purga de nitrógeno en las tuberías es un procedimiento bastante sencillo. El gas nitrógeno presurizado es forzado a través de tuberías que expulsan todas las impurezas gaseosas y de partículas presentes en el interior. Sin embargo, la purga de nitrógeno de la tubería a veces puede implicar riesgos. Por lo tanto, para realizar de manera segura el proceso de purga de nitrógeno de la tubería, los operadores deben seguir los siguientes pasos:
- Asegurar el manejo adecuado de instrumentos/aparatos
- La operación debe ser realizada por personal capacitado.
- Los protocolos de emergencia para el paro y evacuación del personal deben ser bien informados a todos.
- Todo el personal involucrado en las operaciones de purga debe usar equipo de protección personal.
