Inertización y refrigeración con nitrógeno

El gas protector

Dieciséis bomberos tuvieron que entrar en las instalaciones de una empresa de piensos de Ebergassing, cerca de Viena, cuando el 13 de octubre se declaró un incendio. La hierba y los comprimidos de cáñamo habían empezado a arder espontáneamente en uno de los enormes silos. La extinción del fuego con agua quedó descartada. Aquí hacía falta otro agente extintor: nitrógeno. Este gas puede sofocar incendios o, directamente, evitarlos. La "inertización" se refiere a la creación de una atmósfera en la que no se pueden producir incendios ni ningún otro tipo de oxidación. El nitrógeno es especialmente adecuado para este fin. Sin embargo, este versátil gas cuenta con otras propiedades útiles. Su punto de ebullición se sitúa a -196 grados Celsius y su amplia disponibilidad lo convierte en el refrigerante ideal para numerosas aplicaciones.

En solo dos horas, el primer camión cisterna de Messer con 20.000 metros cúbicos de nitrógeno ya estaba en el lugar del incendio en Ebergassing. Se necesitaron otros tres camiones cisterna hasta que el incendio se extinguió finalmente varios días después. Paradójicamente, la humedad fue la causa del fuego. El pienso para animales, totalmente seco, había adquirido humedad a través de las paredes de hormigón del silo, lo que desencadenó un proceso de descomposición. El calor que se generó hizo arder el contenido del silo. Debido al riesgo que habría supuesto una mayor humedad para los silos adyacentes, no se podía utilizar agua como agente extintor, por lo que el nitrógeno era la solución ideal. No solo se puede utilizar para extinguir incendios como ese, sino también para evitar directamente que se produzcan. El aire del silo se sustituye con gas inerte. Sin oxígeno, nada puede arder, ni siquiera cuando entran en juego el calor y las chispas.

Explosiones evitadas
El término inerte procede del latín y significa inactivo, pasivo, lento. En química, se utiliza para describir sustancias que se combinan con otras sustancias con dificultad o no se combinan en absoluto, especialmente con el oxígeno que es altamente reactivo.

En determinados casos, se estipula incluso la inertización ocasional o regular de los silos. Con productos en grandes volúmenes, como el carbón, se utiliza el taponamiento con gas inerte para evitar una explosión de polvo al llenar un contenedor de materiales a granel. Del mismo modo, al manipular líquidos altamente inflamables y propensos a la explosión, el nitrógeno suele ser la medida de seguridad clave. Por ejemplo, antes del trabajo de mantenimiento en las refinerías de petróleo, se utiliza el gas para purgar vapores peligrosos de las instalaciones.

Oxidación no deseable

Sin embargo, incluso cuando no existe riesgo de incendio inmediato, la combinación con oxígeno puede ser muy poco deseable. Por ejemplo, los componentes microelectrónicos de nuestros ordenadores portátiles, tablets y smartphones solo se pueden montar gracias a la inertización. Tan solo unas pocas moléculas de óxido en el cableado ultrafino de sus procesadores y en las placas de circuitos podría paralizar circuitos enteros. Solo es posible obtener cables de esta dimensión sin defectos de soldadura en una atmósfera inerte, que a menudo está compuesta únicamente por oxígeno.

En el sector del metal, la oxidación debe evitarse para numerosas fases de procedimientos; de lo contrario, la solidez de las aleaciones o la calidad de sus superficies se resentiría. El gas protector que se utiliza para soldar está formado en su mayor parte por nitrógeno. Evita la oxidación en las soldaduras producidas, garantizando así su homogeneidad y la estabilidad mecánica de la junta. El gas puede realizar funciones similares durante la producción de aleaciones de metal en los hornos de fundición o cuando las aleaciones se mantienen en estado líquido para su procesamiento: una capa de nitrógeno sobre el material fundido impide la oxidación no deseada. Otros procesos, como la extrusión del aluminio, aprovechan tanto el efecto de inertización como de refrigeración del nitrógeno.

La guinda del pastel
Esto último desempeña también un papel fundamental en el procesamiento de alimentos. Aquí, la velocidad de enfriamiento del nitrógeno es una gran ventaja si se compara con los procesos de refrigeración convencionales. En un congelador normal a -20 grados Celsius, se puede tardar hasta 10 horas para congelar un filete de 2 centímetros de grosor completamente hasta el centro. Con nitrógeno líquido, este proceso lleva apenas 20 minutos. Por tanto, el gas criogénico puede acelerar de forma masiva los procesos de producción o, directamente, hacer que sean posibles. Para asegurar que las guindas de los pasteles Selva Negra no se hundan en la nata, se recurre a la congelación rápida, que les otorga la firmeza necesaria.

La congelación rápida protege también la calidad de los alimentos. La congelación lenta tiene como consecuencia la formación de grandes cristales de hielo, que pueden dañar las paredes celulares y causar un efecto muy perjudicial para el aspecto y el sabor de los alimentos. En cambio, la velocidad que se logra gracias a la congelación muy rápida con nitrógeno hace que el agua de las células se congele tan rápido que se forman pequeños cristales de hielo inocuos. Los productos que se han congelado de este modo tendrán un aspecto llamativo y apetitoso después de la descongelación.

Inertización con nitrógeno

  • Protección permanente o temporal frente a incendios y explosiones en instalaciones de tanques, silos, reactores y sistemas de tuberías.
  • Protección contra la oxidación y mejora de la calidad de las placas de circuito y la producción de conjuntos microelectrónicos (soldadura por refusión y por ola).
  • Retraso de la maduración durante el transporte y almacenamiento de fruta.
  • Gas protector en los envases de alimentos.
  • Protección frente a la oxidación para bebidas en tanques y al llenar contenedores.
  • Extinción de incendios, entre otros, en caso de incendio en silos y cortafuegos.
  • Protección contra la oxidación durante el procesamiento de metales.

Refrigeración con nitrógeno

  • Congelación rápida de alimentos.
  • Enfriamiento de herramientas para extrusión de aluminio.
  • Enfriamiento de la manguera interior en la fabricación de mangueras trenzadas.
  • Congelación del suelo para la estabilización del subsuelo durante la construcción.
  • Enfriamiento del hormigón para evitar grietas.
  • Endurecimiento del acero.
  • Decapado de piezas de caucho por fragilización.
  • Descalado para conectar piezas cilíndricas de metal.
  • Congelación de tuberías para congelar el contenido de una tubería al realizar reparaciones.

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