El uso de gas nitrógeno se ha convertido en el método estándar para prevenir la corrosión en sistemas de rociadores contra incendios de tuberías secas y preacción.
Al eliminar la presencia de oxígeno en la tubería del sistema, se minimiza la corrosión y la formación de depósitos. Esto ayuda a mitigar el riesgo de fugas y evita la formación de material obstructivo, asegurando así que el sistema funcione según lo diseñado en caso de incendio.
Aunque los cilindros de nitrógeno se han utilizado como fuente de nitrógeno en algunos sistemas pequeños, la necesidad de reemplazar con frecuencia los cilindros y el riesgo de falsos disparos debido a la pérdida de presión del gas de mantenimiento limita la eficacia de este enfoque. Más bien, la instalación de generadores de nitrógeno como fuente permanente de nitrógeno se ha convertido en el método preferido, tanto para instalaciones nuevas como existentes.
Cuando se trata de tecnología de generación de nitrógeno, hay dos métodos principales para producir gas nitrógeno en el sitio: Membranas de Separación de nitrógeno y Adsorción por Oscilación de presión (PSA).
Si bien cada enfoque tiene sus pros y sus contras, varios beneficios clave hacen que los generadores a base de membrana de ECS sean la opción ideal para la industria de rociadores contra incendios:
– No necesita secadores de aire en filtración de aire de alimentación de entrada especial
– Menor peso, menor espacio instalado
– Mantenimiento/Reparación simple
– Proporcionar nitrógeno al 98% estándar de la industria
Para comprender mejor las diferencias clave entre los dos tipos de generadores, primero debe comprender cómo producen nitrógeno. Si bien ambos generadores producen gas nitrógeno de alta pureza a partir de aire comprimido, lo hacen de dos maneras claramente diferentes, lo que tiene un gran efecto en la forma en que se diseñan y mantienen.
Separación de membrana: El corazón de un generador de nitrógeno que utiliza la técnica de Separación de membrana es, como era de esperar, la membrana de separación. La membrana consta de miles de fibras huecas por las que pasa aire comprimido. Las paredes de cada fibra son permeables a las moléculas de gas, pero algunos gases pueden pasar más fácilmente que otros. Estos gases «rápidos», incluidos el oxígeno, el CO2 y el vapor de agua, pasan a través de las paredes de fibra y se agotan a la atmósfera. El gas «lento», el nitrógeno, pasa a través de la pared de fibra mucho más lentamente, produciendo un flujo de nitrógeno de alta pureza en la salida de la membrana. No hay partes móviles en la membrana, simplemente controlar la presión y el caudal de aire comprimido a través de la membrana da como resultado una producción de nitrógeno de alta pureza.
Adsorción por oscilación de presión( PSA): Los generadores de nitrógeno PSA utilizan material de tamiz molecular de carbono (CMS) para eliminar el oxígeno del aire comprimido de la fuente. El material CMS consiste en carbono poroso con un tamaño de poro finamente controlado. A medida que el aire comprimido pasa sobre el material, las moléculas de oxígeno se adsorben en los poros, mientras que las moléculas de nitrógeno más grandes pueden pasar al gas de escape. Eventualmente, el CMS se saturará con moléculas de oxígeno y la separación de gases ya no ocurrirá.
Por esta razón, los generadores de PSA siempre están diseñados con dos o más columnas de adsorción. Una columna está separando activamente el gas, mientras que la otra se está regenerando pasando nitrógeno de alta pureza a través de ella para eliminar el oxígeno y extraerlo como gas residual. El generador cambia entre las dos columnas aproximadamente cada 60 segundos. La necesidad de cambiar entre las dos columnas de adsorción resulta en la necesidad de múltiples válvulas de control automatizadas, lo que aumenta en gran medida los puntos potenciales de falla en la unidad. Además, normalmente se requiere un tanque tampón de nitrógeno para garantizar una presión y un caudal constantes durante el cambio entre las dos columnas de adsorción.
- ¿Necesito un secador de aire o cualquier otra filtración especial en mi suministro de aire?
- ¿Hay alguna diferencia en el tamaño/peso/huella de los dos métodos de generación de nitrógeno?
- ¿Cuál es la vida útil esperada del equipo y cuál es el costo de reparación resultante?Separación de membranas
- ¿Hay una diferencia en la tasa de producción o la pureza del gas entre los dos tipos de generadores de nitrógeno?
¿Necesito un secador de aire o cualquier otra filtración especial en mi suministro de aire?
Separación de membrana: Cada generador incluye filtración en línea para eliminar partículas, agua líquida y transportar hidrocarburos de la corriente de aire antes de ingresar a la membrana de separación. Las membranas de PRISM® de Air Products que utiliza ECS están diseñadas para filtrar el vapor de agua, eliminando la necesidad de un secador refrigerado o desecante en el flujo ascendente de la unidad.
Adsorción por oscilación de presión( PSA): Las unidades de PSA también suelen incluir filtración en línea de partículas y transporte de hidrocarburos en su línea de aire de origen para proteger el material CMS. Sin embargo, a diferencia de las membranas PRISM® de Air Products, el material CMS en las unidades PSA puede verse afectado negativamente por el agua/vapor de agua en la fuente de gas. El vapor de agua también sería adsorbido por el material CMS, reduciendo la eficiencia del proceso de separación y dando como resultado nitrógeno de menor pureza.
Además, si hay agua transportada o si se produce condensación en los tanques de adsorción, el material CMS puede dañarse. El agua líquida puede resultar en la canalización del material CMS, lo que resulta en un flujo de aire inadecuado a través de la cama y una producción reducida. En algunos casos, el CMS puede estar dañado irreparablemente, necesitando un reemplazo completo. Por esta razón, los generadores de PSA siempre requerirán un secador de aire refrigerado en la corriente de gas de entrada, lo que resultará en otro punto potencial de falla y un mayor consumo eléctrico.
¿Hay alguna diferencia en el tamaño/peso/huella de los dos métodos de generación de nitrógeno?
Separación de membrana: Dado que la técnica de separación de membranas requiere tan pocas piezas móviles, ECS ha sido capaz de diseñar sus sistemas para tener la huella más pequeña de cualquier generador de nitrógeno actualmente en el mercado. Además, ECS utiliza un método de llenado y purga para inertizar los sistemas de rociadores contra incendios, eliminando la necesidad de un tanque de almacenamiento/almacenamiento de nitrógeno, reduciendo aún más la huella del equipo y proporcionando ahorros significativos y costos de instalación de materiales y mano de obra.
Adsorción por oscilación de presión (PSA): Los controles adicionales, las válvulas, las camas de adsorción, el secador refrigerado y el tanque tampón de nitrógeno requeridos por el enfoque de PSA dan como resultado equipos significativamente más pesados y voluminosos. Esto se traduce en mayores costos de instalación y mayores requisitos de espacio en el punto de instalación.
¿Cuál es la vida útil esperada del equipo y cuál es el costo de reparación resultante?Separación de membranas
: Al igual que cualquier otro producto vendido, hay varios fabricantes de membranas de nitrógeno, algunos producen un producto de alta calidad y otros producen una opción de valor. Desde su creación, ECS ha utilizado membranas PRISM ® de Air Products que representan la más alta calidad de la tecnología disponible. Air Products inventó la tecnología de separación de membranas de nitrógeno en la década de 1970 y ha continuado mejorándola.
Actualmente, sus membranas están diseñadas para una esperanza de vida de veinte (20) años en un ciclo de trabajo del 100% (en la industria de protección contra incendios, utilizamos la membrana en un ciclo de trabajo de no más del 10%). El costo de reemplazar una membrana es como máximo el 25% del costo del generador de nitrógeno. Además, la mano de obra involucrada en la sustitución de una membrana de nitrógeno en el campo es mínima y puede ser realizada en una hora por un instalador de rociadores contra incendios para que la unidad vuelva a funcionar y el sistema de protección contra incendios vuelva a estar en servicio.
Adsorción por oscilación de presión( PSA): La mayoría de los fabricantes de PSA informan que el material CMS tiene una vida útil típica de más de 20 años si se realiza el mantenimiento y la filtración de aire adecuados. Sin embargo, lo que no está claro es si el reemplazo del CMS puede ser realizado por personal in situ, o si se requiere que un representante del fabricante realice el reemplazo. El trabajo implicaría el desmontaje de las dos columnas de adsorción, la eliminación del material CMS antiguo y el reempaque de las columnas a las especificaciones originales con material CMS nuevo.
Las columnas reempaquetadas tendrían que ser probadas para asegurar que se está produciendo una separación de gas adecuada. Este es un ejercicio que requiere mucha mano de obra y que debe realizarse mientras la unidad está fuera de servicio, lo que resulta en la pérdida de gas de supervisión para los sistemas de rociadores contra incendios secos y de preacción. Además del material CMS, la complejidad añadida de los generadores de PSA agrega puntos adicionales de falla al equipo, tanto en el equipo de controles como en las válvulas automatizadas que cambian el flujo entre las dos columnas de adsorción. Cualquier fallo en estos componentes provocaría que el sistema quedara fuera de servicio.
¿Hay una diferencia en la tasa de producción o la pureza del gas entre los dos tipos de generadores de nitrógeno?
Las membranas de separación de nitrógeno generalmente pueden producir nitrógeno a una pureza de hasta el 99,5%, mientras que los generadores de nitrógeno PSA pueden lograr una pureza de hasta el 99,9995%. Siendo realistas, la diferencia de pureza potencial entre los dos no tiene importancia en la industria de los rociadores contra incendios, donde la pureza del nitrógeno del 98% se ha convertido en el estándar de toda la industria para el control de la corrosión.
Al igual que con los compresores de aire, los generadores de nitrógeno vienen en una amplia variedad de modelos con diferentes tasas de producción de nitrógeno. ECS tiene una gama de ocho (8) generadores de nitrógeno para satisfacer una amplia gama de aplicaciones, desde un solo sistema de tubería seca pequeña hasta una instalación protegida por más de 25 sistemas, todos alimentados por un solo generador de nitrógeno. ECS tiene en cuenta las tasas de fugas permitidas NFPA 13 y NFPA 25 al dimensionar sus generadores para garantizar que siempre se mantengan al día con la demanda del sistema.