1. Salud
En el ámbito de la salud, los gases mezclados sirven como salvavidas discretos. Los gases anestésicos mezclados, por ejemplo, combinan agentes anestésicos, oxígeno y otros gases con precisión. Esto permite que los pacientes permanezcan sin dolor y seguros durante la cirugía, facilitando operaciones sin problemas para los profesionales médicos. Los gases mezclados para tratar afecciones respiratorias suelen contener una proporción específica de oxígeno y helio. Estos pueden mejorar la función respiratoria de los pacientes, aliviando síntomas como la disnea, lo cual es particularmente beneficioso para aquellos que sufren de enfermedad pulmonar obstructiva crónica, asma y otros trastornos respiratorios. Por ejemplo, una mezcla anestésica podría consistir en isoflurano (un anestésico) y oxígeno, con el porcentaje de isoflurano ajustado según la condición del paciente y la naturaleza de la cirugía, generalmente variando del 0.5% al 3% dentro de la mezcla. El gas mezclado para tratamiento respiratorio a menudo contiene 21% - 40% de oxígeno y 50% - 70% de helio, con gases traza manteniendo la estabilidad.
2. Industria Petroquímica
Dentro del sector petroquímico, los gases mezclados son fundamentales. Durante el refinado del petróleo, los gases ricos en hidrógeno y nitrógeno encuentran un uso extensivo. El hidrógeno puede transformar el petróleo pesado en productos más ligeros a través de procesos como el hidrocracking y la hidrofinación, mejorando la calidad del petróleo. Mientras tanto, el nitrógeno se utiliza comúnmente para tareas de purga y desplazamiento para garantizar la seguridad de la producción. En la síntesis química, al producir amoníaco, el nitrógeno y el hidrógeno deben mezclarse en una proporción de 1:3 y sintetizarse bajo alta temperatura, alta presión y con la ayuda de un catalizador. El amoníaco, una materia prima química vital, se utiliza ampliamente en industrias como fertilizantes, plásticos y fibras, sustentando el desarrollo industrial moderno. La mezcla de hidrógeno y nitrógeno para la síntesis de amoníaco típicamente contiene 75% de hidrógeno y 25% de nitrógeno. En el hidrocracking, el gas mezclado puede contener 80% - 95% de hidrógeno, con el resto siendo nitrógeno y trazas de metano.
3. Experimentos con Aparatos de Gas y Análisis de Valor Calorífico
La seguridad y el rendimiento de los aparatos de gas son importantes en la vida diaria. En los experimentos con aparatos de gas, se necesitan gases mezclados específicos para simular diversas composiciones de gas. Estos incluyen gases hidrocarburos como metano, etano, propano y pequeñas cantidades de gases inertes como nitrógeno y dióxido de carbono. Ajustar las proporciones de gas imita el gas de diferentes regiones. Para el análisis del valor calorífico, los gases mezclados formulados con precisión permiten a los evaluadores determinar el valor calorífico de un gas, una métrica clave para la calidad del gas, el precio y el diseño de los aparatos. En la I+D de aparatos de gas, probar los valores caloríficos de gases mezclados ayuda a los ingenieros a optimizar la combustión, mejorando la eficiencia energética de los aparatos, reduciendo el desperdicio y la contaminación. Un gas mezclado típico de simulación podría ser 90% metano, 5% etano, 3% propano, 1% nitrógeno y 1% dióxido de carbono.
4. Alarmas de Gas
La seguridad en la producción industrial y en la vida diaria es crucial, y los gases mezclados para alarmas de gas son esenciales para la prevención de peligros. En áreas industriales como minas de carbón y talleres petroquímicos, donde pueden existir gases inflamables, explosivos o tóxicos, se utilizan alarmas de gas para monitorear. Su calibración y prueba dependen de gases mezclados especializados, que combinan gases objetivo (por ejemplo, metano, monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno) con nitrógeno inerte en proporciones específicas. La calibración regular con estos gases estándar asegura que las alarmas puedan señalar con precisión durante la operación, dando tiempo a los trabajadores para escapar y responder a emergencias, previniendo desastres relacionados con fugas de gas como explosiones y envenenamientos. Por ejemplo, en la minería del carbón, el metano es común. Calibrar las alarmas de metano con un gas mezclado que contenga metano salvaguarda las operaciones de las minas de carbón y las vidas de los mineros. Un gas mezclado para alarmas de gas basado en metano puede tener 1% - 5% de metano en nitrógeno, basado en el rango de detección de la alarma.
5. Gases Mezclados de Separación de Aire
La tecnología de separación de aire aísla oxígeno, nitrógeno y argón del aire. Se preparan gases mezclados para diversas necesidades. En la producción industrial, muchos procesos requieren mezclas de oxígeno y nitrógeno en diferentes proporciones. Por ejemplo, en el tratamiento térmico de metales, controlar la proporción de oxígeno y nitrógeno ajusta la oxidación y descarburación del metal, mejorando la calidad del material y del producto. En electrónica, los gases mezclados de separación de aire de alta pureza se utilizan en la fabricación de semiconductores. En la fabricación de chips, se utiliza una mezcla de nitrógeno e hidrógeno para el recocido para aliviar el estrés interno. En la preservación de alimentos, los gases mezclados de separación de aire modifican el gas de envasado. Una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono en bolsas de alimentos inhibe la oxidación y el crecimiento microbiano. Un gas para tratamiento térmico de metales puede tener 20% - 50% de oxígeno, el resto nitrógeno. Un gas para recocido de chips generalmente tiene 80% de nitrógeno y 20% de hidrógeno.
6. Detección de Seguridad en el Tráfico
La detección de seguridad en el tráfico es vital para la seguridad vial, y los gases mezclados tienen un papel clave. En las pruebas de gases de escape de vehículos, se necesitan gases mezclados especiales para calibrar el equipo. Estos gases imitan los componentes del escape de vehículos como monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno. La calibración regular con gases mezclados estándar asegura resultados de detección precisos. La detección precisa de gases de escape ayuda a las autoridades de tráfico a identificar vehículos con altas emisiones. Esto incita a los propietarios a realizar mantenimiento, reduciendo la contaminación y protegiendo la salud pública. Por ejemplo, durante las inspecciones anuales de vehículos, usar un gas mezclado con concentraciones establecidas de contaminantes clave calibra los instrumentos, asegurando la precisión de los datos y controlando las emisiones para una mejor calidad del aire urbano. Un gas mezclado de calibración típico podría tener 1% - 5% de monóxido de carbono, 0.1% - 1% de hidrocarburos, 0.05% - 0.5% de óxidos de nitrógeno, con el resto principalmente dióxido de carbono y nitrógeno.
7. Detección de Gases de Escape de Vehículos Motorizados
Con el aumento continuo en el número de vehículos motorizados, la contaminación por gases de escape de estos vehículos ha surgido como una preocupación significativa. Los gases mezclados para la detección de gases de escape de vehículos motorizados son de suma importancia ya que replican con precisión la compleja composición de los gases de escape de vehículos motorizados. Esta composición abarca monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrocarburos, óxidos de nitrógeno, así como cantidades mínimas de precursores de materia particulada.
Durante el proceso de detección de gases de escape, el equipo realiza una comparación entre los componentes de escape detectados y el gas mezclado estándar. Por ejemplo, en el método de condición de trabajo simple, el equipo mide las concentraciones de los componentes de escape en tiempo real bajo escenarios de conducción simulados y luego contrasta estos valores con los estándares preestablecidos. Si los valores medidos superan los estándares, el vehículo requiere mantenimiento y ajuste.
Este enfoque de detección precisa, que depende de gases mezclados estándar, proporciona un soporte robusto para reducir la contaminación por emisiones de vehículos motorizados y mejorar la calidad del aire urbano. Un gas mezclado de detección de emisiones de vehículos motorizados puede contener además trazas de dióxido de azufre, típicamente en el rango de 0.001% - 0.01%, junto con gases relacionados con partículas en suspensión.
8. Monitoreo Ambiental
El monitoreo ambiental es clave para la protección ecológica global, con los gases mezclados desempeñando un papel importante.
En el monitoreo atmosférico, los gases mezclados se utilizan para calibrar instrumentos para medir contaminantes como el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno y las partículas en suspensión. La preparación precisa de estos gases asegura la precisión y comparabilidad de los datos, permitiendo a las agencias ambientales evaluar la calidad del aire y formular políticas.
En el monitoreo de la calidad del agua, también se aplican gases mezclados. Por ejemplo, un gas mezclado estándar con una concentración conocida de oxígeno disuelto calibra los medidores de oxígeno disuelto. La medición precisa del oxígeno disuelto es vital para evaluar la auto-purificación del agua, los niveles de contaminación y la salud del ecosistema acuático.
Un gas mezclado de calibración de dióxido de azufre atmosférico puede tener de 0.1 ppm a 10 ppm de dióxido de azufre en nitrógeno. El gas mezclado de calibración de oxígeno disuelto para el monitoreo de la calidad del agua contiene oxígeno disuelto ajustado con precisión en una solución a base de gas inerte.
9. Calibración de Instrumentación en la Industria de Fertilizantes
La industria de fertilizantes es crucial para la agricultura, y la instrumentación es vital para el control preciso de la producción. Se necesitan gases mezclados de calibración especializados para mediciones precisas de instrumentos. En la síntesis de amoníaco durante la producción de fertilizantes, el control estricto de la proporción de hidrógeno, nitrógeno y amoníaco es esencial. Los gases de calibración se preparan de acuerdo con la composición y los rangos de concentración reales de los gases. La calibración regular asegura la precisión a largo plazo de los instrumentos. Las lecturas precisas permiten a los operadores ajustar los parámetros de producción, optimizar el proceso, aumentar la eficiencia, reducir costos y mantener la calidad del producto, proporcionando fertilizantes de alta calidad para la agricultura. Un gas de calibración para la producción de amoníaco puede tener un 70% de hidrógeno, un 25% de nitrógeno y un 5% de amoníaco.
10. Industria del Hierro y el Acero
La industria del hierro y el acero, una parte clave de la economía nacional, utiliza ampliamente gases mezclados en la producción.
En la fundición de acero, especialmente en la fabricación de acero en convertidor, el oxígeno de alta pureza en gases mezclados de oxígeno-nitrógeno oxida rápidamente las impurezas en el hierro fundido, mejorando la calidad del acero. El nitrógeno actúa como un gas protector; en la colada continua, forma una cortina de gas sobre el acero fundido para prevenir la oxidación y mejorar la calidad de los lingotes.
Durante el tratamiento térmico del acero, como el recocido, los gases mezclados de hidrógeno-nitrógeno protegen el acero de la oxidación, reduciendo los óxidos superficiales y mejorando el acabado superficial y las propiedades mecánicas.
En el análisis de gases para la producción de acero, los gases mezclados estándar calibran los instrumentos, asegurando un monitoreo preciso de los gases del horno para la optimización de la producción.
El gas mezclado de oxígeno-nitrógeno para la fabricación de acero en convertidor generalmente tiene un 95% - 99% de oxígeno y el resto de nitrógeno. El gas mezclado para el recocido del acero típicamente contiene un 10% - 30% de hidrógeno y un 70% - 90% de nitrógeno.
11. Sector de Energía y Potencia
En el campo de la energía y la potencia, los gases mezclados tienen aplicaciones importantes. En equipos eléctricos de alta tensión, los gases mezclados de hexafluoruro de azufre (SF6) y nitrógeno sirven como medios de aislamiento y extinción de arcos. El SF6 tiene grandes propiedades de aislamiento y extinción de arcos, pero es costoso y perjudicial para el medio ambiente. Mezclarlo con nitrógeno en una proporción adecuada reduce costos y riesgos ambientales mientras mantiene el rendimiento del equipo. Por ejemplo, en interruptores de alta tensión, el gas mezclado extingue rápidamente los arcos durante el cambio, protegiendo el equipo y asegurando la estabilidad del sistema de energía.
En áreas emergentes de energía como la investigación y producción de celdas de combustible, los gases mezclados son cruciales. Las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones necesitan un gas mezclado de hidrógeno-oxígeno (o aire) como medio de reacción. El control preciso de la tasa de flujo y la proporción de gases es vital para mejorar la eficiencia y estabilidad de la generación de energía de las celdas de combustible. Optimizar el suministro de gas mezclado y las condiciones de reacción permite que las celdas de combustible conviertan la energía química en electricidad de manera más eficiente, apoyando la sostenibilidad energética futura.
Típicamente, un gas mezclado aislante para equipos de alta tensión tiene un 10% - 30% de SF6 y un 70% - 90% de nitrógeno, mientras que un gas mezclado de reacción para celdas de combustible contiene un 90% - 99% de hidrógeno y un 1% - 10% de oxígeno.
12. Gases Mezclados Comunes en la Industria Petroquímica
El campo petroquímico tiene diversos gases mezclados con usos únicos. Las mezclas de hidrógeno-nitrógeno son para hidrogenación y nitrógeno-hidrógeno para la síntesis de amoníaco. El gas de craqueo, de la pirólisis a alta temperatura de hidrocarburos de petróleo, contiene etileno, propileno, butadieno, metano, etano, propano, hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono. Se separa para obtener productos de alto valor agregado. El gas de reformado, del reformado de petróleo, tiene hidrógeno, metano, etano, propano e hidrocarburos aromáticos, utilizado en hidrogenación y para la fabricación de plásticos, etc. El gas de cola de desulfuración, de la desulfuración de petróleo, tiene sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, hidrógeno, nitrógeno y trazas de hidrocarburos. Necesita tratamiento para emisiones y recuperación de azufre. El gas de craqueo puede tener un 30% - 50% de etileno, etc.; el gas de reformado, un 40% - 60% de hidrógeno, etc.; y el gas de cola de desulfuración, un 1% - 5% de sulfuro de hidrógeno, etc.
Conclusión
Las extensas aplicaciones de los gases mezclados en múltiples sectores subrayan su inmenso valor y potencial. A medida que la tecnología avanza y las industrias evolucionan, los tipos y aplicaciones de los gases mezclados continuarán expandiéndose y profundizándose, desempeñando un papel cada vez más crucial en el avance de la sociedad humana.
