Plantas de oxígeno en el contexto del COVID-19

[pic 1]

Universidad de Lima

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Carrera de Ingeniería Industrial

[pic 2]

Plantas de oxígeno en el contexto del COVID-19

Lima - Perú

Junio

2021

TABLA DE CONTENIDO

        GENERALIDADES

1.1. Resumen …………………………………………………………………………………..… 3

1.2. Abstract ……………………………………………………………………..……………..… 3

1.3. Introducción ………………………………………………………………..………….…..… 4

1.4. Objetivos ………………………………………………………………..………….……...… 6

       1.4.1. Objetivo general ………………………..………………………..………….……...… 6

       1.4.2. Objetivos específicos …………………...………………………..………….……...… 6

1.5. Alcance ………………………………………………………………..………….…….....… 6

1.6. Planteamiento del problema y justificación ………………………………………………… 

        MARCO TEÓRICO

        DESARROLLO DEL PROBLEMA

1. Resumen:

(de acuerdo al avance del grupo)

1.2. Abstract

(de acuerdo al avance del grupo)

1.3. Introducción

La actual pandemia causada por el COVID-19 provocó un aumento de 5 a 10 veces la demanda típica de oxígeno medicinal en el mundo. Lo cual provocó un desabastecimiento de tanques de oxígeno para la población, debido a que la mayoría se usaba para otras industrias tales como la industria química, la minera, entre otras. Este desabastecimiento se debe a que el oxígeno medicinal representa del 5% al 10% de la producción mundial de oxígeno. En el Perú, se reportaron un aproximado de 173 toneladas de oxígeno medicinal al día.

        Debemos tener en cuenta que en el Perú se comercializa el oxígeno medicinal y el oxígeno industrial. Por un lado, el oxígeno medicinal es una mezcla de gases la cual tiene un porcentaje oxigeno típico de al menos al 93% y es recetado con frecuencia a pacientes con ventilación mecánica en cuidados intensivos.

        El estándar conocido como Oxygen 93 percent, contiene no menos de 90% ni más de 96% de oxígeno, y el resto de nitrógeno y argón y además no contiene más de 0.03% de CO2 ni más de 0.001% de CO. Esta mezcla se puede obtener típicamente en plantas de oxígeno con capacidades que varían desde la pequeña (pocos litros por minuto) a la gran escala (120 toneladas por día) y que operan con sistemas de tamices moleculares de tecnología PSA (adsorción con cambio de presión, por sus siglas en inglés). Este oxígeno se puede almacenar en cilindros y/o tanques de baja presión. (Francisco Tarazona, 2020, párr. 2)

        El oxígeno industrial tiene los mismos componentes que el oxígeno medicinal y esto se debe a que en la manufactura de ambas se procesa la misma materia prima: aire. Sin embargo, en el Perú, el porcentaje de oxígeno de este debe ser de al menos el 99.5%.

El oxígeno es un gas ligeramente soluble en agua y alcohol. Según su temperatura podría llegar a ser líquido. Existen diversos métodos para la obtención del oxígeno. En este proyecto de aplicación, explicaremos un poco del método de obtención del oxígeno por la separación de los componentes del aire el cual es un proceso de adsorción y el proceso criogénico de licuefacción.

        En el proceso criogénico de licuefacción: El aire del proceso entra a través de un filtro y al compresor de aire. Luego se purifica para eliminar contaminantes, como vapor de agua y CO2. El aire se enfría, se condensa parcialmente en un líquido y en una columna de destilación donde, debido puntos de ebullición de sus componentes, se puede separar en oxígeno y nitrógeno. La refrigeración para este proceso ha conocido una expansión a lo largo de 100 años. Para su transporte el oxígeno se puede almacenar en forma gaseosa o líquida criogénica, el cual ocupa menos espacio, la pureza obtenida en este proceso es de 99.9 % (Inga et al., 2015, p. 30).

        Por otro lado, un proceso de separación por adsorción es una operación de separación de mezclas fluidas que se produce por la retención de uno o varios componentes sobre la superficie interna de un sólido poroso. Esta adsorción ocurre debido a la existencia de las fuerzas de interacción entre el adsorbato y adsorbente. Dependiendo del grado de interacción adsorbente-adsorbato, la adsorción puede ser física, por enlace de fuerzas intermoleculares Van de Waals o química, en el cual la fuerza de atracción es similar a la de un enlace químico (Boldrini & Palacios,2019).

        Finalmente, en este proyecto de aplicación se demostrará el funcionamiento de plantas de oxígeno en contexto del COVID-19 basándose en la 1ra y 2da ley de la termodinámica. En el cual se evalúa el método criogénico y por adsorción que se aplican a las plantas de oxígeno y el monitoreo de los materiales y funcionamiento del equipo de las plantas de oxígeno.

1.4. Objetivos

      1.4.1. Objetivo general:

• Demostrar el correcto funcionamiento de plantas de oxígeno en el contexto del COVID-19, mediante la aplicación de la 1ra y 2da ley de la termodinámica.

      1.4.2. Objetivos específicos:

• Evaluar el método criogénico que se aplica en las plantas de oxígeno.
• Evaluar el método por adsorción que se aplican en las plantas de oxígeno.
• Monitorear los materiales y funcionamiento del equipo de las plantas de oxígeno.

1.5. Alcance

El alcance de este proyecto de aplicación “ Plantas de oxígeno en el contexto del COVID-19”

3.METODOLOGÍA:

3.1 Título:

La metodología empleada en este trabajo es la descriptiva cualitativa, ya que nuestros objetivos son: AGREGAMOS OBJETIVOS. Para la elaboración de nuestra investigación, comenzamos evaluando la problemática actual sobre la escasez de oxígeno medicinal en el Perú debido a los contagios masivos del COVID-19. Las empresas productoras de oxígeno colapsaron producto de la alta demanda, los precios aumentaron, y al ser una necesidad vital, no estaba disponible para todos. En este trabajo, queremos encontrar el método de obtención de oxígeno más conveniente para el país entre el de adsorción y el criogénico de licuefacción. Para eso realizamos las investigaciones tomando como base fuentes sumamente confiables. 

3.2 Descripción del método de absorción para la obtención de oxígeno

Como resultado de esta búsqueda de datos, se encontró que el método de adsorción consiste en un tamiz molecular que adsorbe, mediante afinidad física o reacciones químicas, una especie química en particular. También, se enfatizó la importancia de conseguir un buen adsorbente para la realización de este procedimiento. Este método repercute en ahorros importantes en el coste del oxígeno consumido, pero los caudales obtenidos son menores y alcanza menor pureza. 

La producción de oxígeno por adsorción consiste en la separación selectiva de los componentes del aire. Los elementos que deben ser eliminados son el vapor de agua, el CO2 y los hidrocarburos, ya que solo se busca aprovechar el oxígeno. Los encargados son los adsorbentes que mayormente son sólidos en forma de esferas o gránulos de un diámetro aproximado de 0.1 mm a 12 mm y que se caracterizan por tener grandes áreas superficiales de los poros. Para este caso se emplean las zeolitas, minerales aluminosilicatos microporosos,  que luego de eliminar el agua de sus moléculas, son capaces de rellenarse con sustancias gaseosas y estas quedan retenidas por la existencia de fuerzas de interacción entre el adsorbato y el adsorbente. Dependiendo del grado de esta interacción, la adsorción puede ser física, en la que las moléculas adsorbidas son atraídas al sólido adsorbente por fuerzas de Van der Waals, es decir, que el gas adsorbido no reacciona con el sólido; o química, en la que sí reacciona y se unen por enlaces químicos. 

...