Generador de nitrógeno para laboratorio: una sola fuente para sus equipos
Su LC-MS, su GC y los evaporadores de la preparación de muestras consumen todos nitrógeno, y cualquiera de ellos se detiene en cuanto se vacía una botella. Los generadores NITROBERG® producen ese nitrógeno in situ, en sus propias instalaciones y a partir de aire comprimido, con purezas que van del 97 % al 99,999 %. Un generador de nitrógeno para laboratorio se dimensiona tanto para un único analizador como para toda una planta cuyo parque de equipos no deja de crecer.
Qué debe aportar un generador de nitrógeno para laboratorio
En un laboratorio el nitrógeno no es una única necesidad, sino varias a la vez. Un LC-MS (cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas) consume de forma continua como gas de nebulización, de secado y de desolvatación, y lo hace durante todo el tiempo que dura la secuencia. Los evaporadores de nitrógeno y las estaciones de preparación de muestras son los que suelen llevarse los mayores volúmenes, normalmente a golpes. La cromatografía de gases (GC), el ICP-MS (espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente) y el análisis termogravimétrico (TGA) consumen mucho menos, pero son ellos los que fijan la pureza con la que tendrán que convivir todos los demás. Las cajas de guantes, los incubadores multigás y el almacenamiento de muestras bajo nitrógeno se sitúan entre unos y otros.
Es precisamente esa mezcla la que convierte el suministro de gas en una cuestión de planificación y no en una cuestión de equipamiento, porque la demanda crece con cada analizador nuevo que llega y las botellas se agotan en el momento menos oportuno de una secuencia.
Un generador de nitrógeno para laboratorio responde a eso separando el nitrógeno del aire comprimido en la propia instalación. En un sistema PSA el aire atraviesa un lecho de tamiz molecular de carbono, que retiene el oxígeno, el dióxido de carbono y la humedad residual mucho más rápido que el nitrógeno, mientras un segundo depósito se regenera a menor presión y el primero sigue produciendo, de modo que el caudal se mantiene continuo. La página del generador de nitrógeno PSA explica el proceso en detalle, y el artículo sobre el tamiz molecular de carbono aclara por qué es el tamiz el componente que determina hasta dónde llega realmente la máquina.
Qué pureza de nitrógeno necesita cada equipo de laboratorio
La pureza es el punto en el que la planificación de gases de laboratorio suele torcerse, y lo hace en los dos sentidos: si se especifica demasiado baja, un detector deriva; si se especifica demasiado alta para todo, se paga en aire comprimido cada hora que la instalación está en marcha. La tabla siguiente recoge las calidades que estos equipos suelen exigir y si son ellos los que marcan su volumen o su pureza. Contrástelo siempre con la especificación del equipo que usted tiene realmente, porque los requisitos varían entre fabricantes y tipos de detector.
| Equipo | Calidad típica | Función del nitrógeno | Marca |
|---|---|---|---|
| LC-MS | 99 % a 99,5 % | Gas de nebulización, de secado y de desolvatación | El volumen |
| GC con FID (detector de ionización de llama) | 99,999 % | Gas portador y gas auxiliar (make-up) | La pureza |
| GC con ECD (detector de captura de electrones) | 99,999 % y superior | Gas portador para un detector sensible al oxígeno | La pureza |
| GC-MS | 99,999 % | Gas portador | La pureza |
| ICP-MS | 99,999 % | Gas de colisión y de reacción, gas auxiliar del plasma | La pureza |
| TGA | 99,999 % | Atmósfera inerte en la cámara de la termobalanza | La pureza |
| Evaporadores de nitrógeno, preparación de muestras | 95 % a 99 % | Eliminación de disolventes | El volumen |
| Caja de guantes | 99,99 % y superior | Atmósfera de protección | La pureza |
| Incubador multigás | 99,5 % | Desplazar el oxígeno hasta una concentración fijada | Ninguno de los dos, consumo bajo |
| Almacenamiento de muestras bajo nitrógeno | 99,5 % | Protección del espacio de cabeza de patrones y reactivos | Ninguno de los dos, consumo bajo |
Lea la tabla por columnas y no por filas. Su volumen sale de los equipos de la columna de volumen, y su calidad de pureza sale de la única entrada más exigente de la columna de pureza.
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 decir los Nm³ de aire comprimido necesarios por cada Nm³ de nitrógeno, 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 |
Pasar del 99,9 % al 99,999 % casi duplica el aire comprimido necesario para el mismo metro cúbico de nitrógeno, y el aire comprimido es la factura eléctrica. Un laboratorio que solo hace funcionar evaporadores y protección con nitrógeno paga con pureza 5.0 aproximadamente el doble por metro cúbico de lo que pagaría al 99,9 %, y lo hace por una calidad de gas que ningún equipo del laboratorio puede aprovechar.
Esta es también la razón por la que un suministro central único no es automáticamente la respuesta correcta: una sola fuente solo puede trabajar a una pureza. Si conecta un GC con ECD al mismo suministro que sus evaporadores, los evaporadores funcionarán también con un factor aire de 6,4.
Cómo dimensionar un generador de nitrógeno para su laboratorio
Liste sus equipos y su consumo
Tome el valor de consumo del manual de cada equipo, en litros por minuto. Las estimaciones de memoria son la causa más frecuente de una instalación mal dimensionada por defecto.
Fije la pureza
Tome de su lista el requisito más alto según la tabla anterior y contrástelo después con la especificación del propio equipo.
Incorpore simultaneidad y reserva
Decida qué equipos funcionan realmente a la vez y añada capacidad para el analizador que comprará a continuación, porque el suministro de gas suele ser lo último en lo que alguien piensa cuando llega un equipo nuevo.
Compruebe qué supone eso para el aire comprimido
Multiplique su valor de nitrógeno por el factor aire de la pureza elegida. Si ya dispone de una red de aire comprimido con capacidad y calidad suficientes, el generador se conecta a ella; si no la tiene, un sistema completo montado en skid aporta su propia producción de aire, tratamiento, almacenamiento y regulación.
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Envíenos su perfil de consumo y datos operativos. Nuestro equipo de ingeniería dimensionará el generador.
¿Un generador de nitrógeno o uno por equipo?
Los laboratorios suelen llegar al suministro central por acumulación. Se compra un generador de gases de laboratorio para el primer LC-MS, otro para el banco de GC y un tercero cuando llega el segundo espectrómetro de masas. En algún momento hay cuatro o cinco máquinas a las que dar servicio, cuatro o cinco juegos de filtros que mantener en almacén y cuatro o cinco aparatos haciendo ruido en una sala que nunca se pensó para ellos.
Consolidar en una sola unidad más grande cambia ese cuadro: una intervención de servicio en lugar de varias, un único juego de repuestos, y el generador puede quedarse en una sala técnica en vez de ocupar espacio de banco y añadir ruido al propio laboratorio. Para una misma capacidad total y un equipamiento comparable, una sola unidad suele ser la vía más barata, y la capacidad puede ampliarse más adelante a medida que crece el parque de equipos.
No es automáticamente la mejor respuesta, y merece la pena decir con claridad por qué. Un suministro central trabaja a la pureza de su consumidor más exigente, de modo que sus equipos de alto volumen y baja exigencia de pureza funcionan también con esa calidad y pagan el factor aire correspondiente. Una fuente única es además un único punto de fallo: si se para, se para el laboratorio entero y no un solo equipo. Un depósito pulmón cubre las interrupciones cortas y una botella de reserva sigue formando parte de una planificación sensata. Y la pureza que sale del generador no es automáticamente la que llega al equipo, porque el trazado de la tubería, los puntos bajos donde puede acumularse condensado y la elección del material tienen mucho que decir.
La versión que suele aguantar mejor es la dividida: los equipos analíticos en un suministro central de alta pureza y los grandes consumidores de baja exigencia en su propia línea, más barata. Esa decisión conviene tomarla antes de instalar la tubería y no después.
Nitrógeno in situ frente a botellas y contenedores Dewar
El suministro en botellas parece barato porque el coste está repartido. El alquiler corre tanto si la botella se usa como si no, cada entrega se factura, los contratos incorporan cláusulas de revisión de precios, y las botellas llenas y las vacías ocupan superficie en un edificio donde la superficie es cara. A eso se añade la manipulación, y el cambio de botella tiende a caer en mitad de una secuencia. El nitrógeno líquido en contenedores Dewar cubre puntas de demanda altas con alta pureza, pero se evapora tanto si usted lo utiliza como si no y ata el laboratorio a un ritmo de entrega que no controla.
La generación in situ sustituye todo eso por una inversión y una factura eléctrica. Frente al suministro de gas licuado, un generador PSA de Berg suele amortizarse en dos o tres años.
Recambios estándar
Los filtros y los consumibles son componentes comerciales que puede comprar en el mercado. Después de la compra no le espera ningún programa de piezas exclusivas del fabricante, y merece la pena hacerle esta pregunta a cada proveedor que compare: ¿de dónde salen sus filtros?
Pureza hasta 5.0
La PSA alcanza el 99,999 % con oxígeno residual desde 10 ppm, que es justo donde los sistemas de membrana se quedan bastante cortos. Eso cuenta en cuanto hay un detector sensible en la lista.
Margen para crecer
La gama NITROBERG® va de 1,2 a 1.709,1 Nm³/h de nitrógeno, de manera que la misma tecnología cubre un banco aislado, una planta de laboratorio y un laboratorio de fábrica que comparte suministro con producción.
Acceso directo a ingeniería
Las preguntas de dimensionamiento llegan a quienes diseñan las máquinas, no a un centro de llamadas. El suministro, la puesta en marcha y el servicio vienen de una sola fuente dentro del BERG Group. La garantía es de tres años de serie y de hasta cinco años con contrato de mantenimiento.
Tamaños NITROBERG® para el laboratorio
Los valores siguientes cubren la parte de la gama en la que encaja la mayoría de las instalaciones de laboratorio. El caudal de nitrógeno se indica con pureza 5.0 y al 99,9 %, junto con el aire comprimido que cada tamaño necesita con pureza 5.0.
| Modelo | N₂ al 99,999 % | Equivale a | N₂ al 99,9 % | Aire comprimido al 99,999 % |
|---|---|---|---|---|
| NITROBERG® 500 | 1,2 Nm³/h | 20 L/min | 4,1 Nm³/h | 7,7 Nm³/h |
| NITROBERG® 600 | 2,2 Nm³/h | 37 L/min | 7,4 Nm³/h | 13,8 Nm³/h |
| NITROBERG® 700 | 3,4 Nm³/h | 57 L/min | 11,5 Nm³/h | 21,5 Nm³/h |
| NITROBERG® 800 | 4,8 Nm³/h | 80 L/min | 16,4 Nm³/h | 30,7 Nm³/h |
| NITROBERG® 900 | 7,4 Nm³/h | 123 L/min | 25,3 Nm³/h | 47,3 Nm³/h |
| NITROBERG® 1000 | 10,1 Nm³/h | 168 L/min | 34,4 Nm³/h | 64,5 Nm³/h |
Los tamaños 500 a 900 cubren la mayoría de las instalaciones de laboratorio, incluidas las que alimentan varios analizadores desde una sola fuente. Por encima, la gama continúa hasta la capacidad que necesita un edificio de laboratorios o un laboratorio de fábrica que comparte suministro con el nitrógeno de producción. 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.
Para laboratorios sin una red de aire comprimido adecuada, el sistema completo de nitrógeno montado en skid reúne el generador con la producción de aire, su tratamiento, el almacenamiento y la regulación en una unidad premontada, en configuraciones plug-and-play para los NITROBERG® 500 a 900.
FAQ: generadores de nitrógeno para laboratorio
Los generadores PSA NITROBERG® se configuran entre el 97 % y el 99,999 %. Al 99,999 %, que corresponde a la calidad 5.0, el oxígeno residual es de 10 ppm o menos. Eso cubre el gas portador para GC y GC-MS, el gas de colisión para ICP-MS y las atmósferas inertes para el análisis termogravimétrico. Las calidades inferiores se ajustan para aplicaciones que no necesitan ese margen y su explotación cuesta bastante menos. La pureza es una decisión de configuración que se toma al dimensionar el sistema, así que conviene apoyarla en las especificaciones de los equipos que usted tiene realmente y no en el valor más alto disponible.
Sí, y en laboratorios con un parque de equipos en crecimiento es lo habitual. Hay dos cosas que deciden si funciona. La pureza tiene que fijarla el equipo más exigente conectado al suministro, lo que significa que todos los demás equipos funcionan con esa calidad y pagan el aire comprimido asociado. La capacidad tiene que cubrir los equipos que funcionan realmente a la vez, más un margen para el siguiente analizador. Cuando un laboratorio tiene a la vez detectores muy sensibles y evaporadores de alto volumen, dividir el suministro en una línea de alta pureza y otra separada de pureza más baja suele salir más económico que poner todo en la misma calidad.
Los generadores de membrana hacen pasar el aire comprimido por membranas de fibra hueca y son compactos, rápidos de arrancar y sencillos de mantener, pero la pureza que alcanzan en la práctica se queda en torno al 99,5 %. Eso cubre la eliminación de disolventes, la preparación de muestras, la protección con nitrógeno y buena parte del trabajo de LC-MS. La PSA utiliza tamiz molecular de carbono y llega al 99,999 %, que es lo que exigen el gas portador para GC y GC-MS, el gas de colisión del ICP-MS y las atmósferas del análisis termogravimétrico. La pregunta de fondo no es, por tanto, qué tecnología es mejor, sino si algo de su banco de trabajo necesita más del 99,5 %. Si es así, la PSA cubre ese equipo y con él el resto del laboratorio.
El generador necesita aire comprimido, y la cantidad depende de la pureza que elija. Multiplique su demanda de nitrógeno por el factor aire de la tabla anterior, que va de 2,3 al 97 % hasta 6,4 con calidad 5.0. Si su edificio ya cuenta con una red de aire comprimido de capacidad suficiente y calidad de aire adecuada, el generador se conecta a ella, y es lo que ocurre a menudo cuando el laboratorio está dentro de una planta de producción. Si no es así, el sistema completo montado en skid incluye la producción y el tratamiento de aire junto con el generador.
El depósito de nitrógeno mantiene un pulmón que cubre las interrupciones cortas y le da tiempo para reaccionar. Más allá de eso, una botella de reserva sigue formando parte de un plan de suministro sensato, y este es uno de los equilibrios que hay que valorar cuando un laboratorio consolida varios equipos en una sola fuente. La estrategia de reserva se define junto con el diseño de la instalación y los requisitos que apliquen en su emplazamiento.
No. Los repuestos son componentes estándar y no un programa exclusivo, y eso mantiene el coste de explotación abierto a la competencia: puede comprar los filtros donde quiera, comparar ofertas de servicio y el coste de propiedad a partir del primer año no queda fijado por un único proveedor. 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.
Verificar la calidad del gas en el punto de uso es responsabilidad del explotador, y conviene planificarlo desde la fase de diseño en lugar de añadirlo después. Eso significa acordar dónde se sitúan los puntos de toma de muestra y de medida, qué se vigila de forma continua y qué se comprueba periódicamente, y cómo se traza la tubería para que el gas que llega al equipo siga correspondiéndose con el que sale del generador. Lleve ese requisito a la conversación sobre el dimensionamiento y los puntos de medida podrán proyectarse desde el principio.