Algunos de los elementos que componen el aire, tienen un interés muy importante para el desarrollo de los procesos industriales. El aire está compuesto mayoritariamente por Nitrógeno y Oxígeno. Su composición media se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 1. Composición aproximada del aire [Elaboración Propia]
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Composición |
% |
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Nitrógeno |
78,03 |
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Oxígeno |
20,99 |
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Argón |
0,93 |
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CO2 |
0,03 |
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Neón |
0,0015 |
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Hidrógeno |
0,0010 |
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Helio |
0,00005 |
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Criptón |
1·10-4 |
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Xenón |
8·10-6 |
Destacar que esta composición varía ligeramente según ciudades y entornos. Aparte de los anteriores compuestos, normalmente en el aire existen otras sustancias como vapor de agua y, en zonas industriales, hidrocarburos, alquitranes, cenizas, polvo y SO2.
Los principales usos de la separación de sus compuestos son respecto al oxígeno y nitrógeno. El resto de componentes no suele tener tanto interés debido a su menor cantidad.
Oxígeno
En procesos de combustión de materiales carbonados el comburente utilizado suele ser aire. En muchos procesos, la utilización de aire enriquecido proporciona una serie de ventajas entre las que se pueden citar las siguientes:
- Llama más calorífica al reducirse la cantidad de N2 que hay que calentar
- Llama más calorífica ya que aumenta la reactividad
- Menor cantidad de volumen de gases efluentes
La gran desventaja es respecto al material utilizado en el horno. Los materiales refractarios de los hornos no pueden aguantar estas temperaturas tan elevadas. Por este motivo nunca se utiliza oxígeno puro en procesos de combustión, sino aire enriquecido al 25% aproximadamente. Otra de las alternativas es la inyección de oxígeno puro en la dirección de la llama para proteger los quemadores y disminuir el consumo de fuel.
Una aplicación importante del oxígeno es en la fabricación de acero. El objetivo de utilizar oxígeno en este proceso es reducir el contenido en C, Si y Mn.
En muchos de los procesos de la industria química, el hecho de utilizar oxígeno viene justificado desde el punto de vista energético. Con la utilización de oxígeno se puede conseguir mejores rendimientos de la reacción, menor consumo de energía al ser menor el volumen de gas introducido, menores emisiones de gases efluentes, un manejo más fácil y por ende un menor coste de tratamiento de los mismos.
Para el tratamiento de aguas, también es importante el uso de oxígeno. Se consigue aumentar la velocidad y cantidad total de residuos que pueden ser tratados.
El oxígeno encuentra también un amplio campo de aplicación en medicina para el tratamiento de enfermedades cardiorrespiratorias severas. Lo más frecuente es utilizar mascarillas por las que se suministra al paciente, dependiendo de los casos, diferentes concentraciones de aire enriquecido.
Nitrógeno
En la industria metalurgia es un elemento necesario en las aleaciones. Se utiliza también como protector de las mezclas fundidas y en soldadura para protegerlas de la oxidación. En la industria química y petroquímica se utiliza para la inertización de instalaciones y tuberías. Al final de los procesos de operación, el nitrógeno se hace circular por las instalaciones para mantenerlas libres de mezclas explosivas.
En los últimos años, la utilización de nitrógeno líquido se ha ido extendiendo en la congelación de productos alimenticios. Este nitrógeno líquido permite congelar en un tiempo muy reducido, lo que repercute a conservar en unas mejores condiciones los alimentos. Para la conservación de sangre también se utiliza.
Otros de los sectores de su utilización es en el ajuste de piezas mecánicas que tengan que ser ensambladas, para su mejor unión.
