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GASES INDUSTRIALES

Se fabrican y abastecen una gran variedad de gases, los cuales están clasificados como gases industriales, gases especiales, y gases medicinales.
Los gases industriales, que son abastecidos generalmente en grandes volúmenes, se utilizan para numerosas aplicaciones, incluyendo congelación de alimentos; fabricación de aparatos electrónicos, acero y vidrio; procesamiento de metales; producción de pulpa y de papel; procesamiento químico; y soldadura. Los gases en esta categoría incluyen gases extraídos de la atmósfera (gases “atmosféricos”) (argón, nitrógeno, y oxígeno), bióxido de carbono, helio e hidrógeno.

Los gases especiales son gases puros o mezclas de gases que tienen diferentes purezas y purezas controladas que se requieren para variadas aplicaciones, incluyendo la calibración analítica, el control de las emisiones ambientales, entre otras.

Los gases médicos son todos los gases con especificaciones USP que se utilizan para terapia de inhalación, oxigenoterapia, anestesia, aparatos médicos, etc.

Las tablas en esta sección proporcionan las propiedades físicas, los equivalentes de peso y volumen, de las fases líquidas y gaseosas y la compatibilidad con materiales de cada una de las tres categorías de gases. Además, este capítulo incluye las descripciones de cada gas industrial así como guías de selección de gases protectores utilizados para soldar.


DESCRIPCIONES DE GASES INDUSTRIALES

Acetileno.
El acetileno (C2H2) es un producto químico compuesto de carbón e hidrógeno. No tiene color, es más ligero que el aire y es un gas altamente inflamable. En estado comercial tiene un olor característico similar al del ajo.
Los cilindros o acumuladores, son llenados con un material poroso que contiene acetona, en la cual se disuelve el acetileno. De esta forma, el acetileno es almacenado a baja presión en condiciones seguras. A menos que esté disuelto en acetona, el acetileno se disocia a presiones arriba de 1 kg/cm2, formando gas hidrógeno, se genera calor, lo cual significa riesgo de explosión.
El acetileno se produce por la reacción química del agua con el carburo de calcio. También se obtiene mediante el cracking de hidrocarburos o por la combustión parcial del metano con el oxígeno.
En México, el 35% del acetileno producido es utilizado para síntesis química y el 65% restante en procesos de soldadura, corte oxiacetilénico y tratamientos térmicos.

Argón.
El argón (Ar) es un gas monoatómico, químicamente inerte  que compone poco menos del 1% del aire. Su densidad relativa es de 1.38 (Aire=1) y su punto de ebullición es de –302.6°F (–185.9°C). El argón es incoloro, inodoro, insípido, no corrosivo, no inflamable, y no tóxico. El argón comercial es producto de la separación criogénica de aire, en donde los procesos de licuefacción y de destilación se utilizan para producir un producto de argón “crudo” de baja pureza que después se purifica para el producto comercial.
El argón se utiliza principalmente por sus propiedades de gas inerte en aplicaciones tales como la soldadura al arco, la producción de acero, tratamientos térmicos, y la fabricación de aparatos electrónicos.

Bióxido de Carbono.
El bióxido de carbono (CO2) es un gas no inflamable, incoloro, e inodoro. Se encuentra en el aire en concentraciones de aproximadamente 0.03%. El bióxido de carbono puede existir simultáneamente como un sólido, líquido, y gas a una temperatura de –69.9°F   (–56.6°C) y una presión de 60.4 psig (416 kPa). A una temperatura de –110°F (–79°C) y presión atmosférica, el bióxido de carbono se solidifica formando “hielo seco” a una densidad de 1560 kilogramos por metro cúbico. Debido a su baja concentración en la atmósfera, el aire no es fuente viable para la producción de bióxido de carbono. En lugar de esto, el CO2 se obtiene de corrientes derivadas de varios procesos de fabricación. Las cantidades en volumen de bióxido de carbono por lo general se almacenan y se transportan como líquido bajo presión y refrigeración elevadas.
Aunque no es verdaderamente inerte, el bióxido de carbono no es reactivo con muchos materiales y es comúnmente utilizado para propósitos inertes tales como cubrir y purgar tanques y reactores. Se utiliza también como un gas protector en el proceso de soldadura de arco. Es la fuente de las burbujas en las bebidas gaseosas y en otras bebidas carbonatadas. Se emplea para llenar ciertos tipos de extintores de incendio que dependen de sus propiedades inertes, densidad y baja temperatura cuando se libera de almacenaje de alta presión. Además de sus propiedades “inertes”, el bióxido de carbono, como hielo seco, se usa para congelación de alimentos y limpieza de superficies.

Helio.
El helio (He) es el segundo elemento más ligero en la naturaleza (el hidrógeno es el más ligero) con una densidad relativa gaseosa de 0.138. (Aire=1) Es un gas inerte incoloro, inodoro, insípido, a temperatura ambiente y presión atmosférica. Su punto de ebullición es de –452.1°F (–268.9°C) a presión atmosférica. El helio está presente en el aire seco a una concentración de 0.0005%.
Su fuente principal son los yacimientos de gas natural de donde se extrae el helio de la corriente de gas natural crudo y se purifica. El helio puede ser almacenado y transportado ya sea como un gas o como un líquido criogénico.
El helio se usa mucho como un gas inerte en el proceso de soldadura de arco. Además, su gravedad específica baja y su no-inflamabilidad permiten su uso en aplicaciones como gas más ligero que el aire, como lo son el llenado de globos y dirigibles. Las mezclas de helio y de oxígeno se emplean como un gas para respiración en buceo marítimo profundo. El helio líquido se usa en aplicaciones magnéticas superconductoras, incluyendo la formación de imagen con resonancia magnética (MRI/Magnetic Resonance Imaging).

Hidrógeno.
El hidrógeno (H2), el elemento más ligero en la naturaleza, tiene una densidad relativa gaseosa de 0.0695
(Aire=1) y un punto de ebullición de –423°F (–252.8°C) a presión atmosférica. Es un gas incoloro, inodoro, insípido, inflamable que se encuentra en concentraciones de aproximadamente 0.0001% en el aire. El hidrógeno es producido por varios métodos, incluyendo la reformación de metano, disociación de amoníaco, y recuperación de corrientes de subproductos derivados de la fabricación química y la reformación del petróleo. El hidrógeno puede ser almacenado y transportado ya sea como un gas o como un líquido criogénico.
El hidrógeno se utiliza en procesos de refinación de petróleo tales como hidro-tratamiento, reformación catalítica, hidro-craking (este término significa rompimiento por medio del hidrógeno). Es una materia prima para innumerables procesos químicos que van desde la fabricación de resinas de polietileno y polipropileno de alta densidad hasta la hidrogenación de aceites comestibles.
El hidrógeno se emplea también como un gas reductor en operaciones de procesamiento de metales. Las aplicaciones en la industria de aparatos eléctricos se encuentran en la fabricación de discos de silicio y chips de computadora. El combustible para motor de cohetes es otro uso importante del hidrógeno.

Oxígeno.
El oxígeno (02) constituye aproximadamente 21% del aire, tiene una densidad relativa gaseosa de 1.1 (Aire=1), y tiene un punto de ebullición de –297.3°F (–183°C).
El oxígeno es producido por procesos de separación del aire que emplean tecnología ya sea de licuefacción y de destilación criogénica o de adsorción. El oxígeno puede ser almacenado y transportado ya sea como un gas o como un líquido criogénico.
Los principales usos del oxígeno provienen de sus grandes propiedades para oxidar y para preservar la vida.
Se emplea en medicina para fines terapéuticos y en la industria de metales para la producción de acero y para aplicaciones de corte. En la industria química y petrolera, el oxígeno se usa en la producción de una gran variedad de combustibles y de químicos. El O2 se utiliza en la industria de pulpa y de papel para varias aplicaciones, incluyendo la decoloración de pulpa, la oxidación de licor negro, y el enriquecimiento de hornos de cal.
En la industria del vidrio, la combustión se utiliza para reducir partículas y emisiones de NOx en operaciones de fundición.

Nitrógeno.
El nitrógeno (N2) constituye el 78.03% del aire, tiene una densidad relativa gaseosa de 0.967 (Aire=1), y tiene un punto de ebullición de –320.5°F (–195.8°C) a presión atmosférica. Es incoloro, inodoro, e insípido. El nitrógeno se usa con frecuencia como un gas “inerte” debido a su naturaleza no reactiva con muchos materiales. Sin embargo, el nitrógeno puede formar ciertos compuestos bajo la influencia de químicos, catalizadores, o alta temperatura. El nitrógeno comercial es producido por varios procesos de separación de aire, incluyendo la licuefacción y la destilación criogénica, la separación por adsorción y la separación por membranas.
El nitrógeno gaseoso se utiliza en las industrias química y petrolera para el inertizado de contenedores. Se utiliza ampliamente en las industrias electrónica y de metales por sus propiedades inertes. El nitrógeno líquido, producido por el proceso criogénico de separación de aire, se emplea como refrigerante y en aplicaciones tales como la pulverización criogénica de plásticos y la congelación de alimentos.


GASES Y MEZCLAS PROTECTORAS PARA SOLDAR

GASES PARA SOLDADURA PROCESO SEMIAUTOMÁTICO (MIG/TIG)

El gran desarrollo de los procesos de soldadura ha llevado al uso de gases y mezclas de alta tecnología que permite mejoras considerables en este campo como:

  • Mejor calidad mecánica y metalúrgica de la soldadura, ya que la atmósfera gaseosa permite una mejor unión de los metales, lográndose una estructura metalúrgica óptima y de altas propiedades mecánicas.
  • Mejor terminado y presentación de los cordones, ya que con el gas o mezcla adecuada se puede controlar en el proceso parámetros como:

- Menor Chisporroteo
- Altura de la corona
- Penetración
- Temperatura de arco
- Limpieza de la superficie

  • Ahorro, al lograrse mayor velocidad de avance con arcos eléctricos más energéticos y concentrados, se evitan re trabajos y daños al material base.
  • Control sobre la emisión de gases contaminantes en la atmósfera, haciéndola más respirable para el personal, y contribuyendo a conservar el medio ambiente.

 

El objetivo fundamental de mezclas y gases es proteger al metal fundido de los contaminantes del medio ambiente, combinando las ventajas propias de cada gas para lograr óptimas condiciones de penetración, avance y terminado en los diversos procesos. Los gases usados comúnmente son:

Argón.
Como gas protector, el argón proporciona el arco más estable combinado con la acción de limpieza más eficaz.
El argón brinda a los soldadores excelente control de la soldadura de arco y del terminado.

Bióxido de Carbono.
El bióxido de carbono es valioso en los procesos de soldadura de arco debido a su alta conductividad térmica y a su capacidad de oxidar metales ferrosos. Las mezclas de bióxido de carbono se recomiendan por lo general para aumentar la penetración de la soldadura.

Helio.
El helio tiene gradiente de alto voltaje y proporciona más calor que el argón puro a longitudes de arco equivalentes. Usar helio puro resulta excelente cuando se necesita la mayor entrada posible de calor. Debido a que el helio es más ligero y menos denso que el argón, se necesita lo doble o lo triple para obtener la misma protección.

Hidrógeno.
El hidrógeno tiene las propiedades de alta conductividad térmica y de reducción que lo convierten en un valioso gas protector para el acero inoxidable. Se emplea también para aumentar la velocidad de soldadura.
Generalmente, las mezclas de hidrógeno son recomendables para aumentar la compatibilidad con ciertos materiales.

Oxígeno.
Las características de oxidación y de conductividad del calor que tiene el oxígeno son útiles para aumentar la velocidad de soldadura y para mejorar la resistencia del material, la penetración y forma de cordón. El oxígeno se mezcla con otros gases protectores para conseguir oxidación sin afectar la estabilidad del arco.











Fuente:
http://www.infra.com.mx/servicio_atencion/libreria/gases/documentos/manual_seguridad/manualgases01.pdf

 
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