Generadores de nitrógeno para aeronáutica, en mantenimiento y fabricación
Un generador de nitrógeno para aeronáutica produce el gas a partir de aire comprimido en sus propias instalaciones, con calidades del 97 % al 99,999 %: para neumáticos, amortiguadores, purga, el autoclave y el láser. Un generador NITROBERG® se dimensiona a partir de lo que consumen de verdad esos puntos de uso, y esta página lo repasa antes de que usted elija un modelo.
Qué tiene que entregar un generador de nitrógeno para aeronáutica
En una instalación de mantenimiento el nitrógeno va a cuatro sitios. Los neumáticos de ruedas con freno se llenan en el taller de ruedas y frenos y se vuelven a recargar después en el mantenimiento en línea, y ahí es donde se va la mayor parte del volumen. Los amortiguadores del tren de aterrizaje y los acumuladores hidráulicos se cargan en la propia aeronave, a una presión mucho más alta y en cantidades mucho menores. Los componentes de combustible e hidráulicos que se abren para repararlos se purgan, de modo que el vapor y la humedad quedan desplazados antes de empezar el trabajo y la pieza está seca cuando se vuelve a montar. Y en el parque de combustible, los equipos de almacenamiento y de trasiego se pueden inertizar para que la atmósfera sobre el líquido se mantenga fuera del rango de inflamabilidad.
El lado de fabricación consume nitrógeno por otros motivos. Las piezas de material compuesto se curan en un autoclave que se presuriza con nitrógeno y no con aire, porque el calor que desprende la resina durante el curado convierte una atmósfera rica en oxígeno bajo presión en un riesgo de incendio. Las piezas de acero inoxidable que se cortan con láser necesitan nitrógeno como gas de asistencia para dejar un canto sin óxido; el gas de asistencia se elige según el material, y el titanio se corta bajo argón. Los bancos de pruebas y los bancos de ensayo de componentes se purgan para arrastrar el vapor y la humedad residuales antes y después de cada ensayo.
En esa lista, el punto de uso que más gas consume y el que fija la pureza más alta no son el mismo, y la distancia entre los dos es grande. Una sola tecnología lo cubre todo. El aire comprimido atraviesa un lecho de tamiz molecular de carbono que capta el oxígeno, el dióxido de carbono y la humedad residual mucho más deprisa de lo que capta el nitrógeno, y dos lechos se alternan: uno produce mientras el otro se regenera a menor presión. La página del generador de nitrógeno PSA describe ese ciclo paso a paso, y el artículo sobre el tamiz molecular de carbono explica por qué ese único componente marca el techo de lo que la máquina puede alcanzar.
Qué pureza de nitrógeno necesita cada tarea aeronáutica
La pureza de una instalación suele especificarse una sola vez, para todo, y la fija quien tenía el proceso más exigente. En aeronáutica esa costumbre sale cara, porque el requisito más bajo y el más alto de la lista siguiente están muy lejos entre sí. Las calidades que se muestran son las que se especifican habitualmente en la práctica. Tómelas como punto de partida y confírmelas frente a la documentación de mantenimiento y frente a sus propias especificaciones de proceso, porque el requisito se mueve con el tipo de aeronave, con el componente y con el procedimiento del taller.
Lea la columna de la derecha de arriba abajo en lugar de leer las filas.
| Tarea | Calidad habitual | Qué hace el nitrógeno | Determina |
|---|---|---|---|
| Neumáticos de ruedas con freno | 97 % o superior | Llenado inerte que mantiene el contenido de oxígeno del neumático por debajo del límite | Volumen |
| Amortiguadores del tren de aterrizaje y acumuladores hidráulicos | 99,5 % o superior | Muelle de gas en el amortiguador, precarga en el acumulador | Volumen |
| Purga de componentes de combustible e hidráulicos en reparación | 99,5 % o superior | Desplaza el vapor y la humedad antes y después del trabajo | Volumen |
| Inertización de los equipos de almacenamiento y trasiego del parque de combustible | 97 % o superior | Mantiene la atmósfera sobre el líquido fuera del rango de inflamabilidad | Volumen |
| Curado en autoclave de piezas de material compuesto | 99 % o superior | Medio de presurización que no alimenta un incendio | Volumen |
| Corte láser de piezas de acero inoxidable | 99,999 % | Gas de asistencia para un canto de corte sin óxido | Pureza |
| Bancos de pruebas y bancos de ensayo de componentes | 99 % o superior | Gas de purga y atmósfera inerte | Volumen |
Todo lo que mueve volumen de verdad está marcado como Volumen, y casi todo se cubre bastante por debajo del 99,9 %. Solo una fila está marcada como Pureza. Si el láser y el hangar comparten suministro, el hangar funciona con la calidad del láser y la paga cada hora. Ese reparto es el caso habitual, y se da la vuelta cuando el punto de uso con la calidad más alta es además el mayor: un láser que trabaja como carga base, por ejemplo, donde la calidad alta fija también el volumen. Cuando un amortiguador o un acumulador se carga según una especificación técnica de nitrógeno publicada y no según un procedimiento de taller, esas especificaciones empiezan en el 99,5 %.
La fila de los neumáticos es la que tiene detrás un requisito publicado y no una costumbre de taller, y conviene leerla con atención porque fija el suelo de toda la instalación. Para los neumáticos de ruedas con freno de aviones de transporte de más de 34.019 kg (75.000 lb), el requisito de aeronavegabilidad es que la mezcla de gas del neumático no contenga más de un 5 % de oxígeno en volumen. Varias normativas nacionales aplican ese mismo límite del 5 % a partir de 5.700 kg. El motivo es térmico. Un neumático que se calienta lo suficiente, por ejemplo por un freno que roza, puede liberar gases volátiles del revestimiento interior, y es el oxígeno del gas atrapado lo que convierte eso en un incendio en el alojamiento del tren de aterrizaje. Para un generador esta cifra es cómoda: la calidad más baja de la gama NITROBERG® es el 97 %, que cumple el límite con holgura, y es además la calidad con la menor demanda de aire comprimido de toda la gama.
Cuánto aire comprimido consume cada calidad
Cada tamaño de NITROBERG® consume una cantidad definida de aire comprimido por cada metro cúbico de nitrógeno que entrega, y en una instalación aeronáutica esa es la cifra que tiene que soportar la sala de compresores. Esa relación, el factor de aire, es la misma en toda la gama y depende únicamente de la pureza que usted ajuste.
| Pureza | 97 % | 98 % | 99 % | 99,5 % | 99,9 % | 99,99 % | 99,995 % | 99,999 % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Factor de aire | 2,3 | 2,3 | 2,6 | 2,9 | 3,4 | 4,6 | 5,2 | 6,4 |
Ponga una cifra real de instalación. Una base de mantenimiento que consume 60 Nm³/h para neumáticos, amortiguadores y purga necesita en torno a 138 Nm³/h de aire comprimido al 97 %. Especifique en cambio el 99,999 % para toda la instalación, porque lo necesita un láser del taller de piezas, y esos mismos 60 Nm³/h pasan a necesitar unos 384 Nm³/h: casi el triple de compresor, el triple de electricidad y el triple de sala de compresores, para una calidad de gas que un neumático no puede aprovechar.
Ahí está el argumento para separar el suministro en lugar de centralizarlo. El láser en su propia línea de alta pureza, el taller y la infraestructura en otra más barata, cada una dimensionada para lo que hace. El artículo sobre costes y amortización desarrolla los costes de explotación que hay detrás de esa decisión.
Cómo dimensionar un generador de nitrógeno para aeronáutica
Enumere por separado cada punto de uso
Tome una cifra por cada punto de uso: el taller de ruedas y frenos, el mantenimiento en línea, la carga de amortiguadores y acumuladores, la estación de purga, el autoclave, el láser, los bancos de ensayo. Separe después lo que consume de forma continua de lo que consume a golpes. Un cambio de rueda es un pico y no una carga de régimen, y un sistema dimensionado sobre la suma de todos los picos es un sistema que nadie necesitaba.
Deje que la tarea fije la pureza
Tome el punto más exigente de su lista y pregúntese después si le corresponde el mismo suministro que al resto. En una instalación aeronáutica la respuesta suele ser que no, porque el servicio de neumáticos y el del láser están a casi un factor de tres en aire comprimido.
Decida el depósito acumulador y la reserva
Una aeronave que tiene que estar de vuelta en servicio para su slot cambia el dimensionamiento antes de que se elija ningún modelo. El depósito acumulador guarda una reserva, y su tamaño sale de la interrupción más larga que su operación puede absorber. Calcúlelo antes de comparar modelos.
Compruebe el aire comprimido, en cantidad y en calidad
Multiplique el caudal del paso 1 por el factor de aire y tendrá la demanda sobre la sala de compresores. La calidad del aire cuenta tanto como la cantidad y es la parte que se olvida: el arrastre de aceite y la humedad residual acortan la vida del tamiz molecular de carbono, de modo que un secador infradimensionado cuesta más en cinco años que un compresor algo justo de tamaño. Los generadores NITROBERG® requieren aire comprimido según ISO 8573-1:2010 clase 1.4.1 a 7 bar(g).
¿Necesita dimensionar para su aplicación?
Envíenos los puntos donde se consume nitrógeno y sus datos de funcionamiento. Nuestro equipo de ingeniería dimensionará el generador y confirmará la configuración. Si le resulta más rápido hablarlo, llame al +49 2151 568 9550.
Cómo llevar el gas hasta la presión de servicio
Un depósito acumulador y una etapa de compresión llevan el nitrógeno hasta la presión de servicio, y desde ahí se llena la línea del taller o el carro de servicio. Lo que cambia cuando entra un generador es de dónde sale el gas. La forma de atender una rueda o un amortiguador se queda como está.
El generador produce el gas y lo entrega a la línea de nitrógeno a la presión de la red de aire comprimido. Por sí solo no sube ese gas hasta la presión a la que trabaja la válvula de un neumático o un punto de carga de amortiguador, y por eso la etapa de compresión se proyecta junto con el sistema. El servicio de neumáticos trabaja a presiones por encima de una red de aire de taller, y la carga de amortiguadores y acumuladores, muy por encima de eso.
Para la planificación, eso significa que la presión forma parte del primer juego de cifras que usted entrega, junto al caudal y a la pureza, porque decide qué va entre la máquina y el punto de uso. Cuando una instalación no parte de una red de aire comprimido adecuada, el sistema completo de generación de nitrógeno reúne generador, producción de aire comprimido, tratamiento, almacenamiento y control en una unidad premontada, en configuraciones plug-and-play para los NITROBERG® 500 a 900.
El nitrógeno in situ frente a las baterías de botellas y al suministro de líquido
Las baterías de botellas y los tanques de nitrógeno líquido entregan pureza, y las dos siguen costando mientras el hangar está parado. El alquiler corre durante las semanas tranquilas, la evaporación corre por la noche, los contratos llevan cláusulas de revisión de precios, las botellas llenas y las vacías ocupan superficie en un hangar donde la superficie es cara, y la batería tiende a agotarse justo en la aeronave que tiene que salir esta noche. Generar in situ cambia todo eso por una inversión y una factura eléctrica. Frente al suministro de nitrógeno líquido, un generador PSA de Berg suele amortizarse en dos o tres años.
Una pureza que usted ajusta
El generador se ajusta a la calidad que necesitan sus tareas y no a la más alta de la instalación. Aquí eso pesa, porque el servicio que más gas mueve está en la parte baja del rango de pureza y paga el factor de aire más bajo.
Repuestos estándar
Los filtros y los consumibles son artículos estándar que se compran en el mercado y se piden como cualquier otro material de almacén del hangar. La compra no lleva detrás ningún programa de piezas, y merece la pena preguntar a cada proveedor que compare de dónde salen sus filtros.
Una capacidad que sigue a la instalación
Un solo taller de ruedas y frenos y una base de mantenimiento con su propia producción de piezas están muy lejos en demanda, y las dos quedan dentro de la gama NITROBERG® de 1,2 a 1.709,1 Nm³/h. La capacidad se amplía a medida que crece la operación.
Acceso directo a ingeniería
Las preguntas de dimensionamiento y de presión llegan a los ingenieros que diseñan las máquinas. El suministro, la puesta en servicio y el mantenimiento salen de una sola fuente dentro del BERG Group, con tres años de garantía de serie y hasta cinco años con contrato de mantenimiento.
Tamaños NITROBERG® para hangar, base de mantenimiento y planta
Cinco tamaños de la gama NITROBERG® cubren la banda en la que suelen caer un hangar, una base de mantenimiento o un taller de piezas, con las tres calidades que cuentan en esta página. Los servicios más pequeños están en la parte baja de la gama: el NITROBERG® 500 entrega 10,7 Nm³/h al 97 %.
| Modelo | N₂ al 97 % | N₂ al 99 % | N₂ al 99,999 % |
|---|---|---|---|
| NITROBERG® 500 | 10,7 Nm³/h | 7,1 Nm³/h | 1,2 Nm³/h |
| NITROBERG® 800 | 42,8 Nm³/h | 28,4 Nm³/h | 4,8 Nm³/h |
| NITROBERG® 1000 | 89,9 Nm³/h | 59,6 Nm³/h | 10,1 Nm³/h |
| NITROBERG® 1200 | 145,5 Nm³/h | 96,6 Nm³/h | 16,3 Nm³/h |
| NITROBERG® 1400 | 286,8 Nm³/h | 190,3 Nm³/h | 32,2 Nm³/h |
Las columnas muestran tres calidades de referencia; cuando un servicio queda entre ellas, la calidad se fija en el dimensionamiento. Compare las dos columnas exteriores. La máquina que entrega 145,5 Nm³/h al 97 % entrega 16,3 Nm³/h al 99,999 %, un factor de nueve con la misma máquina. Especifique toda una instalación con la calidad que necesita un solo láser y comprará varias máquinas donde habría bastado una.
Por encima de estos tamaños la gama continúa hasta 1.709,1 Nm³/h, donde una sola máquina abastece varios edificios de una instalación. Los equipos a presión NITROBERG® afectados se someten a evaluación de la conformidad conforme a la Directiva 2014/68/UE de equipos a presión, dentro del alcance certificado. La ingeniería y la fabricación son Made in Germany.
El corte láser, el servicio que fija la pureza en esta página, tiene página propia: el lado del corte se describe en la página de corte láser. La gama NITROBERG® completa está en la visión general de generadores de nitrógeno.
Preguntas frecuentes: generadores de nitrógeno para aeronáutica
El requisito está escrito como un límite de oxígeno y no como una calidad de nitrógeno: para los neumáticos de ruedas con freno de aviones de transporte de más de 34.019 kg, la mezcla de gas del neumático no debe contener más de un 5 % de oxígeno en volumen. Todas las calidades que produce un generador NITROBERG® cumplen ese límite, incluida la más baja, el 97 %. La pureza es una decisión de configuración que se toma al dimensionar el sistema y no una propiedad fija de la máquina, así que la pregunta que merece la pena hacerse es cuál de sus otros consumidores necesita más que los neumáticos. Las calidades más altas salen bastante más caras de explotar, porque el aire comprimido necesario por metro cúbico de nitrógeno sube con la pureza que se ajuste.
No. Berg GaseTech construye el suministro de nitrógeno en tierra, para el hangar, la base de mantenimiento, el parque de combustible y el taller de producción.
Sí, con un depósito acumulador y una etapa de compresión entre el generador y el punto de uso. Un generador entrega a la línea de nitrógeno a la presión de la red de aire comprimido, y la carga de neumáticos, de amortiguadores y de acumuladores trabaja por encima de eso, de modo que ese salto forma parte del diseño del sistema. Por eso la presión forma parte de la consulta junto al caudal y a la pureza. Díganos con qué presiones de carga trabaja y proyectaremos la configuración en torno a ellas.
Sí. El generador funciona con aire comprimido, y la cantidad depende de la pureza que elija: multiplique su demanda de nitrógeno por el factor de aire, que va de 2,3 al 97 % a 6,4 al 99,999 %. La calidad del aire importa tanto como la cantidad, porque el arrastre de aceite y la humedad residual acortan la vida del tamiz molecular de carbono. Cuando una instalación no dispone de una red adecuada, el sistema completo montado sobre skid trae su propio compresor y su propio tratamiento de aire.
El depósito acumulador guarda una reserva, que cubre las interrupciones cortas y da tiempo a reaccionar. Cuando hay un ciclo de curado en marcha en un autoclave, ese tiempo no ayuda: la pieza se queda bajo presión y a temperatura hasta que el ciclo termina, así que lo que hay que puentear ahí es el resto del ciclo. En una instalación donde las aeronaves tienen que cumplir sus slots, conviene tener la respuesta antes de elegir un modelo. Más allá del depósito acumulador, un suministro de reserva sigue formando parte de un plan sensato. La estrategia de reserva se define junto con el diseño del sistema y con los requisitos que apliquen en su instalación.
Puede, y la pregunta es si conviene. Un suministro compartido funciona a la pureza de su consumidor más exigente, de modo que el servicio de neumáticos y de amortiguadores funcionaría con la calidad que necesita el láser y pagaría el aire comprimido que eso lleva, que es casi el triple de lo que cuesta el mismo volumen al 97 %. Cuando el taller de piezas necesita el 99,999 % y el hangar no, una línea de alta pureza separada para el láser suele salir más barata que subir toda la instalación a esa calidad.
No. Los repuestos son componentes estándar y no un programa exclusivo del fabricante, lo que mantiene el coste de explotación abierto a la competencia: los filtros se compran donde usted quiera y las ofertas de mantenimiento se pueden comparar. A lo largo de la vida útil de la máquina eso suele pesar más que la diferencia en el precio de compra. La garantía es de tres años de serie y de hasta cinco años en combinación con un contrato de mantenimiento.