Generador de nitrógeno para corte láser: pureza, presión y caudal
En una máquina que corta con nitrógeno, el gas es la mayor partida de coste variable que usted tiene, y la que nadie calcula antes de comprar el generador. NITROBERG® produce ese nitrógeno en sus propias instalaciones, a partir de aire comprimido, con purezas del 97 % al 99,999 %. Esta página repasa lo que su corte exige realmente en pureza, presión y caudal, para que un generador de nitrógeno para corte láser se dimensione en función de sus piezas y no de una ficha técnica.
Qué debe aportar un generador de nitrógeno en el corte láser
Cortar con nitrógeno es corte por fusión. El haz funde el material y el gas de asistencia expulsa el metal fundido de la ranura de corte. El oxígeno, en cambio, sí reacciona: la combustión acelera el corte y lo abarata, pero deja una capa de óxido en el borde. El nitrógeno no reacciona. El borde sale limpio, listo para pintar o soldar sin una segunda operación, y el chorro de gas enfría la zona de corte, lo que evita que el material de poco espesor se deforme.
Eso se paga en gas. Como el metal fundido se expulsa mecánicamente en lugar de quemarse, el corte por fusión necesita caudal y presión a la vez. Un láser de fibra de 6 kW cortando a plena carga consume entre 40 y 60 Nm³/h. Multiplique esa cifra por sus horas de máquina y dejará de ser un detalle técnico: en una máquina que corta con nitrógeno, el gas de asistencia suele ser la mayor partida variable del coste por hora.
Por eso la pregunta interesante no es qué generador tiene el número más alto en su ficha técnica, sino cuánto gas necesitan realmente sus piezas, con qué pureza y a qué presión. Un generador PSA obtiene ese gas del aire comprimido haciéndolo pasar por un tamiz molecular de carbono, que retiene el oxígeno y la humedad mucho más rápido que el nitrógeno, mientras un segundo lecho se regenera y el primero sigue produciendo. La página del generador de nitrógeno PSA explica el proceso, y el artículo sobre el tamiz molecular de carbono aclara por qué es el tamiz el que determina hasta dónde llega la máquina.
Qué pureza de nitrógeno necesita realmente su corte láser
La pureza es el punto en el que más a menudo se sobreespecifican las instalaciones láser. La tabla siguiente recoge las calidades que se usan habitualmente en la práctica. Contrástelas con sus propios parámetros de corte y sus exigencias de borde, porque varían según el material, el espesor y lo que ocurra después con la pieza.
| Material y exigencia de borde | Calidad habitual | Por qué |
|---|---|---|
| Acero al carbono cortado con nitrógeno | 99,9 % | Borde limpio, sin capa de óxido |
| Acero inoxidable, espesor fino | 99,9 % | Corte por fusión habitual |
| Acero inoxidable, borde a la vista o listo para soldar | 99,95 % | El oxígeno residual empieza a decolorar el borde |
| Acero inoxidable, espesores gruesos | 99,95 % y superior | Mayor permanencia del fundido en la ranura, más margen para reaccionar |
| Aluminio | 99,95 % | La película de óxido se forma con facilidad |
| Piezas de precisión que no admiten retrabajo | 99,999 % | Caso particular, no la norma |
Por debajo de esas calidades el deterioro es gradual y no repentino. El oxígeno residual reacciona con el fundido en la pared de la ranura, y lo primero que se ve es una decoloración de la cara de corte, del amarillo pajizo al azul. Después aparece una película de óxido que hay que eliminar antes de pintar o soldar, con lo que un borde acabado vuelve a exigir una segunda operación. En los espesores gruesos el efecto se acentúa, porque el fundido permanece más tiempo en la ranura y tiene más tiempo para reaccionar.
El rango útil para el corte láser se sitúa por tanto entre el 99,9 % y el 99,95 %. Las calidades superiores existen por buenas razones en otras aplicaciones, y a veces también aquí, pero son la excepción y no el valor con el que conviene empezar un dimensionamiento.
Lo que una pureza más alta cuesta en aire comprimido
Cada tamaño NITROBERG® consume una cantidad definida de aire comprimido por cada metro cúbico de nitrógeno que entrega. Esa relación, el factor aire, es idéntica en toda la gama y depende únicamente de la pureza que se ajuste.
| Pureza | 97 % | 98 % | 99 % | 99,5 % | 99,9 % | 99,99 % | 99,995 % | 99,999 % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Factor aire | 2,3 | 2,3 | 2,6 | 2,9 | 3,4 | 4,6 | 5,2 | 6,4 |
Ponga en la tabla sus propias cifras. Un taller que necesita 50 Nm³/h de nitrógeno consume unos 170 Nm³/h de aire comprimido al 99,9 %. Si en su lugar especifica el 99,999 %, esos mismos 50 Nm³/h pasan a necesitar unos 320 Nm³/h. Eso es casi el doble de compresor, el doble de electricidad y el doble de sala de compresores, por una calidad de gas que el corte no aprovecha.
Es la decisión más cara de todo el proyecto, y se toma en el formulario de contacto y no delante de la máquina. Merece la pena dedicar diez minutos a sus parámetros de corte antes de que nadie prepare una oferta.
Qué presión da el generador de nitrógeno y dónde entra el booster
La presión de corte en la boquilla se sitúa entre 8 y 14 bar en acero inoxidable. Sube hacia los 20 bar en espesores gruesos y en máquinas de fibra de alta potencia, y alcanza entre 22 y 30 bar cuando se corta acero al carbono grueso con nitrógeno en lugar de con oxígeno.
Ninguna etapa PSA alcanza esa presión por sí sola, sea del fabricante que sea. NITROBERG® trabaja a 10 bar, con una entrada de aire comprimido de 7 bar(g). En todo el sector, los generadores estándar, tanto PSA como de membrana, se quedan en torno a los 14 bar. Todo lo que está por encima viene de un booster. Cuando un proveedor anuncia 30 bar en el cabezal de corte, es el booster el que los entrega.
La diferencia está en el origen de ese booster. Berg fabrica el generador, y el BERG Group fabrica también los compresores, el tratamiento del aire comprimido y los boosters de alta presión, entre ellos la gama KOMPBERG® apta para nitrógeno que llega hasta 350 bar. La estación de compresores, el tratamiento, el secador, el generador, el almacenamiento y el booster salen así de un mismo grupo en vez de cuatro proveedores. En la práctica eso significa una garantía, un interlocutor y un único responsable que ha dimensionado toda la cadena, en lugar de cuatro proveedores que se remiten unos a otros en cuanto el problema aparece en una interfaz.
¿Generador de nitrógeno a demanda o con acumulador?
Antes de que nadie elija un modelo, esta decisión fija el tamaño de toda la instalación, y es la que más veces se salta.
A demanda
El generador produce mientras el láser corta. Tanto el generador como el compresor tienen que soportar el pico, así que los dos se dimensionan para el momento de más carga del día. Es la vía razonable en cuanto el láser trabaja más de unas doce horas al día, o por encima de unos 100.000 Nm³ al año.
Desde acumulador
El generador funciona también mientras el láser está parado y va llenando un acumulador del que la máquina toma el gas. Los picos salen del acumulador y no del generador, de modo que tanto el generador como el compresor pueden ser bastante más pequeños. Esto encaja con los talleres que cortan menos de unas doce horas al día, que son la mayoría de las instalaciones a un turno.
Los umbrales son valores orientativos, no garantías, y varían según lo repartida que esté su actividad de corte a lo largo del día. Lo que importa es que la pregunta llegue a plantearse. Dos talleres con el mismo láser y el mismo consumo anual pueden acabar con instalaciones muy distintas, y la diferencia está en la inversión, no en el corte.
Cómo dimensionar un generador de nitrógeno para corte láser
Tome su caudal de pico
A partir del diámetro de boquilla, la presión de corte y el material, máquina por máquina. Con más de un láser, aplique un factor de simultaneidad realista en lugar de la suma de todas las máquinas. Sumar los picos de cada máquina es la forma más habitual de acabar con una instalación sobredimensionada, porque dos láseres rara vez cortan material grueso a plena presión en el mismo instante.
Fije la pureza según la exigencia de borde
No según la calidad más alta disponible. La tabla anterior es el punto de partida, sus propios parámetros de corte son la confirmación.
Decida entre producción a demanda y acumulador
Las horas de corte al día lo deciden, y la decisión cambia el tamaño del generador antes incluso de elegir un modelo.
Compruebe el aire comprimido
El caudal multiplicado por el factor aire da la demanda. La calidad cuenta tanto como la cantidad, y es la parte que se olvida: los arrastres de aceite y la humedad residual acortan la vida del tamiz molecular de carbono, de modo que un secador subdimensionado cuesta más en cinco años que un compresor algo justo. NITROBERG® requiere aire comprimido conforme a ISO 8573-1:2010 clase 1.4.1 a 7 bar(g).
¿Necesita dimensionar para su aplicación?
Envíenos su perfil de consumo y datos operativos. Nuestro equipo de ingeniería dimensionará el generador.
Tamaños NITROBERG® para el corte láser
Los tamaños siguientes cubren el rango en el que encaja la mayoría de las instalaciones láser. El caudal de nitrógeno se indica en las tres calidades que cuentan aquí, junto con el aire comprimido necesario al 99,9 %.
| Modelo | N₂ al 99,9 % | N₂ al 99,99 % | N₂ al 99,999 % | Aire comprimido al 99,9 % |
|---|---|---|---|---|
| NITROBERG® 1000 | 34,4 Nm³/h | 18,5 Nm³/h | 10,1 Nm³/h | 117,1 Nm³/h |
| NITROBERG® 1100 | 45,1 Nm³/h | 24,2 Nm³/h | 13,2 Nm³/h | 153,3 Nm³/h |
| NITROBERG® 1200 | 55,8 Nm³/h | 29,9 Nm³/h | 16,3 Nm³/h | 189,6 Nm³/h |
| NITROBERG® 1300 | 78,7 Nm³/h | 42,2 Nm³/h | 23,0 Nm³/h | 267,6 Nm³/h |
| NITROBERG® 1400 | 109,9 Nm³/h | 59,0 Nm³/h | 32,2 Nm³/h | 373,6 Nm³/h |
Un solo láser de fibra de 6 kW con 40 a 60 Nm³/h queda entre el 1100 y el 1200 al 99,9 %. Una segunda máquina o un material más grueso obligan a subir de tamaño; producir desde acumulador en lugar de a demanda permite bajar. La gama no termina ahí y continúa hasta 1.709,1 Nm³/h para talleres con la nave llena de máquinas.
Donde no hay aire comprimido adecuado en planta, un generador de nitrógeno para láser se planifica como instalación completa y no como una máquina suelta: estación de compresores, tratamiento del aire comprimido, acumulador, generador, almacenamiento de nitrógeno y estación de boosters, proyectados como una sola cadena. El sistema completo de nitrógeno cubre las configuraciones plug-and-play premontadas en la parte baja de la gama; por encima de esos tamaños, la misma cadena se monta como proyecto. 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.
Nitrógeno in situ frente a tanques y botellas
A la presión de corte, una botella dura minutos y no turnos, lo que la convierte en una solución puente para una pieza de muestra y no en un suministro de producción. Un tanque de nitrógeno líquido resuelve eso y aporta tanto la pureza como el caudal de pico. Lo que no resuelve es que el contador corre tanto si usted corta como si no: el alquiler sigue durante las semanas flojas, las pérdidas por evaporación siguen de noche, los contratos llevan cláusulas de revisión de precios, y un calendario de entrega que usted no controla decide cuándo está lleno el tanque.
Generar in situ cambia todo eso por una inversión y una factura eléctrica que usted puede imputar al coste por hora. Frente al suministro de gas licuado, 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 piezas, no a la más alta de la ficha técnica. Ese único ajuste decide el tamaño del compresor que va detrás, y ahí es donde están de verdad los costes de explotación.
Repuestos estándar
Los filtros y los consumibles son componentes comerciales que se compran en el mercado. Después de la compra no queda atado a piezas exclusivas del fabricante, y merece la pena hacerle esta pregunta a cada proveedor que compare: ¿de dónde salen sus filtros?
Toda la cadena dentro de un mismo grupo
El generador NITROBERG®, los compresores y boosters KOMPBERG®, el tratamiento del aire, el secador y el almacenamiento se fabrican todos dentro del BERG Group. Una garantía y un único responsable que ha dimensionado la cadena, en lugar de cuatro proveedores que solo responden de su parte.
Acceso directo a ingeniería
Las preguntas de dimensionamiento llegan a quienes diseñan las máquinas, no a un centro de llamadas. La garantía es de tres años de serie y de hasta cinco años con contrato de mantenimiento.
FAQ: generadores de nitrógeno para corte láser
Un láser de fibra de 6 kW cortando a plena velocidad consume aproximadamente entre 40 y 60 Nm³/h. La cifra depende más del diámetro de boquilla, de la presión de corte y del material que de la potencia del láser por sí sola, porque una boquilla mayor deja pasar más gas a la misma presión. Cortar acero al carbono grueso con nitrógeno, a presiones de 22 a 30 bar, sitúa el consumo entre 40 y 120 Nm³/h. Para dimensionar, tome el caudal de pico de cada máquina, aplique un factor de simultaneidad realista si tiene más de una, y deje margen para la máquina que comprará a continuación.
En la práctica, el corte láser necesita entre el 99,9 % y el 99,95 % de pureza. El extremo bajo da un borde limpio y sin capa de óxido en acero inoxidable fino y en acero al carbono cortado con nitrógeno. El extremo alto es lo normal cuando el borde queda a la vista en la pieza acabada, cuando pasa directamente a soldadura, o en espesores gruesos y en aluminio, porque el oxígeno residual tiene más tiempo para decolorar el borde. Las calidades del 99,999 % existen para trabajos de precisión que no admiten retrabajo alguno, pero son un caso particular y casi duplican el aire comprimido necesario para la misma cantidad de gas.
La propia etapa PSA entrega 10 bar en el caso de NITROBERG®, a partir de una entrada de aire comprimido de 7 bar(g). En todo el sector, los generadores estándar, tanto PSA como de membrana, se quedan en torno a los 14 bar. Las presiones de corte por encima de esa cifra vienen de un booster, y eso vale para cualquier proveedor, incluidos los que anuncian 30 bar en la boquilla. En Berg el booster se fabrica dentro del BERG Group, donde la gama KOMPBERG® apta para nitrógeno llega hasta 350 bar, de modo que el generador y la etapa de compresión posterior se proyectan juntos en vez de comprarse por separado.
Depende del caudal y de la pureza: multiplique su caudal de nitrógeno por el factor aire de la pureza que elija, 3,4 al 99,9 % y 6,4 al 99,999 %. La cifra es fácil de comprobar antes de que nadie prepare una oferta. Producir desde acumulador en lugar de a demanda baja bastante ese valor, porque el compresor ya no tiene que cubrir el pico. La calidad del aire también cuenta, y no solo el volumen, porque de ella depende la vida del tamiz. NITROBERG® requiere aire comprimido conforme a ISO 8573-1:2010 clase 1.4.1.
Lo deciden las horas de corte. Por encima de unas doce horas al día, o de unos 100.000 Nm³ al año, la producción a demanda suele tener sentido, porque el acumulador no tendría ningún periodo tranquilo para volver a llenarse. Por debajo de ahí, producir para llenar el acumulador permite que tanto el generador como el compresor sean más pequeños, ya que los picos salen del propio acumulador. Ambas cifras son orientativas y varían según lo repartida que esté su actividad de corte a lo largo del día.
La calidad de corte depende de la pureza y de la presión en la boquilla, no del origen del gas. Un generador ajustado a la calidad que necesitan sus piezas, con la presión disponible en el cabezal, produce el mismo borde que el gas suministrado con la misma especificación. La diferencia es que la pureza es un ajuste que usted elige y vigila de forma continua, y no una cifra en un documento de entrega, de modo que una caída aparece como una alarma antes de llegar a la pieza.
No. Los repuestos son componentes estándar y no piezas exclusivas del fabricante, y eso mantiene el coste de explotación abierto a la competencia: puede comprar filtros donde quiera y comparar ofertas de servicio. 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.