Los concentradores de oxígeno que utilizan tecnología de adsorción por oscilación de presión (PSA) se utilizan ampliamente para el suministro de oxígeno en aplicaciones de atención médica, especialmente donde el oxígeno líquido u presurizado es demasiado peligroso o incómodo, como en hogares o clínicas portátiles. Para otros fines, también hay concentradores basados en la tecnología de membranas de separación de nitrógeno.
Un concentrador de oxígeno absorbe el aire y elimina el nitrógeno del mismo, dejando un gas enriquecido con oxígeno para uso de personas que requieren oxígeno médico debido a los bajos niveles de oxígeno en la sangre. Los concentradores de oxígeno proporcionan una fuente económica de oxígeno en procesos industriales donde también se les conoce como generadores de gas de oxígeno o plantas de generación de oxígeno.
Adsorción de oscilación de presióneditar
los concentradores utilizan un tamiz molecular para adsorber gases y funcionan según el principio de adsorción rápida de oscilación de presión del nitrógeno atmosférico sobre minerales de zeolita a alta presión. Este tipo de sistema de adsorción es, por lo tanto, funcionalmente un depurador de nitrógeno que deja pasar a los otros gases atmosféricos, dejando el oxígeno como gas primario restante. La tecnología PSA es una técnica confiable y económica para la generación de oxígeno a pequeña y mediana escala. La separación criogénica es más adecuada para volúmenes más altos y la entrega externa generalmente es más adecuada para volúmenes pequeños.
A alta presión, la zeolita porosa adsorbe grandes cantidades de nitrógeno, debido a su gran área de superficie y características químicas. El concentrador de oxígeno comprime el aire y lo pasa sobre la zeolita, causando la zeolita para absorber el nitrógeno del aire. A continuación, recoge el gas restante, que en su mayoría es oxígeno, y el nitrógeno se desorbe de la zeolita bajo la presión reducida a ventilar.
| I | compressed air input | A | adsorption | |
|---|---|---|---|---|
| O | oxygen output | D | desorption | |
| E | exhaust |
An oxygen concentrator has an air compresor, dos cilindros llenos de pellets de zeolita, un depósito de compensación de presión y algunas válvulas y tubos. En el primer medio ciclo, el primer cilindro recibe aire del compresor, que dura aproximadamente 3 segundos. Durante ese tiempo, la presión en el primer cilindro aumenta de atmosférica a aproximadamente 2,5 veces la presión atmosférica normal (típicamente 20 psi/138 kPa, o 2,36 atmósferas absolutas) y la zeolita se satura con nitrógeno. A medida que el primer cilindro llega cerca del oxígeno puro (hay pequeñas cantidades de argón, CO2, vapor de agua, radón y otros componentes atmosféricos menores) en el primer medio ciclo, se abre una válvula y el gas enriquecido con oxígeno fluye hacia el depósito de compensación de presión, que se conecta a la manguera de oxígeno del paciente. Al final de la primera mitad del ciclo, hay otro cambio de posición de la válvula para que el aire del compresor se dirija al segundo cilindro. La presión en el primer cilindro disminuye a medida que el oxígeno enriquecido se mueve hacia el depósito, lo que permite que el nitrógeno se desorbite de nuevo en gas. A mitad de la segunda mitad del ciclo, hay otro cambio de posición de la válvula para ventilar el gas en el primer cilindro de vuelta a la atmósfera ambiente, evitando que la concentración de oxígeno en el depósito de compensación de presión caiga por debajo de aproximadamente el 90%. La presión en la manguera que suministra oxígeno desde el depósito de ecualización se mantiene estable mediante una válvula reductora de presión.
Las unidades más antiguas se completan con un ciclo de aproximadamente 20 segundos y se suministran hasta 5 litros por minuto de oxígeno al 90%. Desde aproximadamente 1999, han estado disponibles unidades capaces de suministrar hasta 10 lpm.
Existen concentradores de oxígeno de tamiz molecular de dos camas clásicos, así como nuevos concentradores de oxígeno de tamiz molecular de múltiples camas. La ventaja de la tecnología de tamices moleculares de lecho múltiple es la mayor disponibilidad y redundancia, ya que los tamices moleculares de 10 lpm se escalonan y multiplican en varias plataformas. Con esto, se pueden obtener valores de lpm de hasta 960 lpm y más. El tiempo de aumento (tiempo que el concentrador necesita para comenzar a producir oxígeno >90% después de estar encendido) de los concentradores de oxígeno de tamiz molecular múltiple a menudo es inferior a 2 minutos y mucho más corto, en comparación con los concentradores de oxígeno de tamiz molecular simple de dos camas. Esta ventaja se requiere a menudo en aplicaciones móviles de emergencia. La opción, para llenar cilindros de oxígeno estándar (por ejemplo, 50 l a 200 bar = 10.000 l cada uno) con impulsores de alta presión, para garantizar la conmutación automática a cilindros de reserva previamente llenos y para garantizar la cadena de suministro de oxígeno, por ejemplo. en caso de corte de energía, se da con esos sistemas.
Separación de membranaedItar
En la separación de gases de membrana, las membranas actúan como una barrera permeable a través de la cual diferentes compuestos se mueven a diferentes velocidades o no se cruzan en absoluto.