Uso del nitrógeno en la industria aeroespacial

El uso del nitrógeno en la industria aeroespacial es múltiple y variado, teniéndose siempre en cuenta su capacidad inertizadora, por lo que persistirá durante años por ser un commodity asequible.

Comercializado tanto en forma gaseosa como líquida, el nitrógeno diatómico permite crear atmósferas protectoras frente a la oxidación y asegura condiciones óptimas de seguridad en una industria tan delicada como es la aeroespacial, tanto si se emplean maquinarias para uso civil como si se reserva para el uso con fines militares.

¿Qué es el nitrógeno y qué tipos existen?

El nitrógeno es un elemento químico, el más abundante en la atmósfera, siendo también una molécula diatómica, gaseosa en condiciones ambientales, que constituye un 78 % del aire atmosférico que respiramos. Incluso podemos hablar de nitrógeno para referirnos a sus dos isótopos estables, el N14 y el N15.

A partir de este momento, al hablar de nitrógeno nos referiremos únicamente al gas diatómico N2. Es necesario dejar constancia de que, a diferencia de lo que sucede con el ciclo del carbono, el nitrógeno se encuentra presente en muchas más formas químicas en la naturaleza, incluso en formas gaseosas oxidadas presentes en pequeñas proporciones en la atmósfera.

Para una industria como es la aeroespacial, la abundancia del nitrógeno elemental y de su forma diatómica lo convierte en la mejor opción como fluido refrigerante y criogenizador de cara a viajes espaciales. Mientras tanto, en la Tierra, aprovechamos las propiedades físicas y químicas de un gas sencillo de producir y utilizar.

 

¿Cómo se produce Nitrógeno (N2) con fines industriales?

Existen varios métodos para obtener nitrógeno gaseoso a gran escala, generalmente por destilación fraccionada a partir de aire líquido, o mediante la utilización de aire gaseoso en operaciones unitarias mecánicas.

Sin embargo, no todas las industrias precisan del mismo volumen de N2 para su consumo, por lo que se presentan tres posibles escenarios relacionados con cómo se obtiene y embotella el nitrógeno.

Puede encargarse en forma de suministro, de manera similar a como se hace con la energía eléctrica, bien en forma de nitrógeno líquido o embotellado en estado gaseoso a alta presión, pero la forma más económica, flexible y rentable es la de optar por la producción in situ, con la ayuda de generadores de nitrógeno y equipos especializados.
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Uso del nitrógeno en la industria aeroespacial

¿Qué aplicaciones tiene el nitrógeno en la industria aeroespacial?

Por un lado, el nitrógeno se aprovecha por sus propiedades como fluido gaseoso en condiciones ambientales, para aportar presión a neumáticos y otras estructuras, sin embargo, el uso más importante del nitrógeno en la industria aeroespacial radica en su escasa reactividad química en condiciones no extremas, en su capacidad para desplazar al oxígeno gaseoso parcial o totalmente (hasta en un 99.999 %) y en sus propiedades organolépticas, es completamente inodoro, motivo por el que también se utiliza habitualmente en la industria alimentaria.

En la industria aeroespacial, se emplean combustibles de alto rendimiento que pueden llegar a causar aumentos de temperaturas no deseables si se queman con un porcentaje de oxígeno molecular similar al del aire. Mientras, en la industria química, puede interesar trabajar con llamas enriquecidas en O2; en el caso de aviones o satélites sucede lo opuesto.

Por otro lado, la casi nula reactividad del nitrógeno gaseoso evita oxidaciones indeseadas en estructuras como neumáticos, prolongando su vida útil y permitiendo amortizar la inversión a más largo plazo si fuera preciso.

Finalmente, aunque no es el uso más común en la industria aeroespacial, la capacidad del nitrógeno líquido para crear y mantener la criogenización a 78 K no deja de ser otra opción a tener en cuenta para sistemas de refrigeración o medidas de prevención de accidentes. Así, el nitrógeno evita la condensación de agua a elevadas temperaturas y, también, la combustión de algunos materiales al aterrizar. Vamos a verlo caso por caso.

Inflado de neumáticos

Los neumáticos presurizados con nitrógeno presentan una mayor resistencia a la oxidación interna debida al oxígeno o al vapor del agua del aire. Por eso, es el gas seleccionado para el inflado de neumáticos de aviones, de camiones de mercancía y, cada vez, en más automóviles de particulares.

Blanketing en los depósitos de combustible

Hablando del riesgo de formación de carburos, la inertización, o blanketing con nitrógeno, protege los materiales de la oxidación, la humedad y de las sustancias contaminantes nocivas. Esto hace que aumente su durabilidad, a la vez que ayuda a que los productos cumplan con las normas de conformidad.

Inertización de autoclaves

La protección frente a la oxidación indeseada cobra especial importancia cuando se trabaja en condiciones que se salen de las ambientales o con equipos costosos. Ambas circunstancias se dan en el uso de autoclaves, que se ven protegidos frente a la formación de carburos y el riesgo de incendios.

Además, el nitrógeno es un gas ligero que permite alcanzar las presiones necesarias sin comprometer la demanda de equipos cada vez más livianos.

Inflado de toboganes de emergencia

Por su comportamiento como agente presurizante y su fácil manejo, también se opta por el nitrógeno en el inflado de toboganes de emergencia, con un enfoque análogo al planteado para los neumáticos de aviones.

Mantenimiento de los amortiguadores (oleo struts) del tren de aterrizaje

Los amortiguadores de aviones, trenes y helicópteros pueden variar en su estructura o modelo, pero siempre cumplen la función de absorber el impacto del aterrizaje, así como evitar sacudidas en caso de necesitar transitar o rodar por un terreno accidentado.

En el caso de los aviones, los amortiguadores podrían llegar a alcanzar elevadas temperaturas; esto se evita, en parte, eligiendo el nitrógeno gaseoso como elemento hidráulico en esta parte del tren de aterrizaje.

El uso del nitrógeno en la industria aeroespacial goza de buena salud y estimamos que seguirá siendo un commodity indispensable durante muchos años.

Cuando se precisa de nitrógeno para un uso industrial, incluso en pequeñas cantidades, la inversión se amortiza rápidamente con el diseño e instalación de un sistema de generación de nitrógeno in situ. Si tienes alguna duda, consúltanos cuál es la mejor opción para tu empresa.