Cuando los gases se utilizan en volúmenes importantes, un sistema de suministro de gas centralizado es una necesidad práctica. Un sistema de suministro bien concebido reducirá los costes operativos, aumentará la productividad y mejorará la seguridad. Un sistema centralizado permitirá la consolidación de todas las botellas en un solo lugar de almacenamiento. Con todas las botellas en un solo lugar, el control del inventario se agilizará y la manipulación de las botellas se simplificará y mejorará. Los gases pueden separarse por tipos para mejorar la seguridad..

La frecuencia de los cambios de botellas se reduce en un sistema centralizado. Se consigue conectando varias botellas a los colectores en bancos de tal forma que un banco puede ser ventilado, repuesto y purgado de forma segura mientras un segundo banco proporciona un servicio de gas continuo. Este tipo de sistema de colectores puede suministrar gas a múltiples aplicaciones e incluso a instalaciones enteras, eliminando la necesidad de contar con cilindros y reguladores separados para cada punto de uso.

Dado que el cambio de cilindros puede realizarse automáticamente por el colector, los cilindros de un banco se agotarán de manera uniforme, lo que dará como resultado una mejor utilización del gas y menores costes. La integridad del sistema de suministro estará mejor protegida, ya que el cambio de botellas se realizará en un entorno aislado y controlado. Los colectores de gas utilizados en estos sistemas deben estar equipados con válvulas de retención para evitar el reflujo de gas y conjuntos de purga para eliminar la entrada de contaminantes en el sistema durante el cambio. Además, la mayoría de los sistemas de suministro de gas pueden configurarse con alarmas para indicar cuándo hay que cambiar una botella o un banco de botellas.

Pureza

El nivel de pureza del gas requerido en cada punto de uso es extremadamente importante en el diseño de un sistema de suministro de gas. El mantenimiento de la pureza del gas se simplifica con un sistema centralizado como el descrito anteriormente. La selección de materiales para la construcción debe ser coherente en todo momento. Por ejemplo, si se utiliza un gas de grado de investigación, se debe utilizar una construcción totalmente de acero inoxidable y válvulas de cierre sin membrana para eliminar la contaminación del flujo de gas.

En general, tres niveles de pureza son suficientes para describir casi cualquier aplicación.

El primer nivel, normalmente descrito como una aplicación MULTI PROPÓSITO, tiene el requisito de pureza menos estricto. Las aplicaciones típicas pueden incluir la soldadura, el corte, la asistencia láser, la absorción atómica o la espectrometría de masas ICP. Los colectores para aplicaciones polivalentes están diseñados de forma económica para la seguridad y la comodidad. Los materiales aceptables para su construcción son el latón, el cobre, el Teflon®, el Tefzel® y el Viton®. Las válvulas empaquetadas, como las válvulas de aguja y las válvulas de bola, se utilizan a menudo para el cierre del flujo. Los sistemas de distribución de gas fabricados en este nivel no deben utilizarse con gases de alta pureza o ultra alta pureza.

El segundo nivel, denominado aplicación de ALTA PUREZA, requiere un mayor nivel de protección contra la contaminación. Entre las aplicaciones se encuentran los gases de resonadores láser o la cromatografía, donde se utilizan columnas capilares y la integridad del sistema es importante. Los materiales de construcción son similares a los de los colectores polivalentes, con la salvedad de que las válvulas de cierre de flujo no tienen diafragma para evitar la difusión de contaminantes en la corriente de gas.

El tercer nivel se denomina aplicación de ULTRA ALTA PUREZA. Este nivel requiere el mayor nivel de pureza para los componentes de un sistema de suministro de gas. La medición de trazas en la cromatografía de gases es un ejemplo de aplicación de ultra alta pureza. Los materiales mojados para los colectores de este nivel deben seleccionarse para minimizar la adsorción de componentes de trazas. Estos materiales incluyen el acero inoxidable 316, Teflon®, Tefzel® y Viton®. Todos los tubos deben ser de acero inoxidable 316 limpiado y pasivado. Las válvulas de cierre de flujo deben ser sin empaquetadura de diafragma.

Es particularmente importante reconocer que los componentes que son adecuados para aplicaciones multipropósito pueden afectar negativamente a los resultados en aplicaciones de alta o ultra alta pureza. Por ejemplo, la desgasificación de los diafragmas de neopreno en los reguladores puede causar una deriva excesiva de la línea de base y picos no resueltos.

Tipos de Sistemas de Suministro de Gas

SISTEMAS DE ESTACIÓN ÚNICA - En algunas aplicaciones, un gas se utiliza sólo para calibrar la instrumentación. Por ejemplo, un sistema de monitorización continua de emisiones (CEMS) puede requerir que los gases de calibración fluyan sólo durante unos minutos cada día. Es evidente que una aplicación de este tipo no requiere un colector de cambio automático a gran escala. Sin embargo, el sistema de suministro debe estar diseñado para proteger contra la contaminación del gas de calibración y para minimizar los costes asociados a los cambios de botellas.

Un colector de estación única con soporte es una solución ideal para este tipo de aplicación. Proporciona un medio seguro y rentable de conectar y cambiar las botellas al eliminar la necesidad de luchar con el regulador. Cuando el gas incluye componentes corrosivos como HCl o NO, debe incorporarse al colector un conjunto de purga que permita purgar el regulador con un gas inerte (normalmente nitrógeno) para protegerlo de la corrosión. El colector simple/de estación también puede estar equipado con un segundo pigtail. Esta disposición permite conectar una botella adicional y mantenerla en reserva. La conmutación se realiza manualmente mediante las válvulas de cierre de las botellas. Esta configuración suele ser deseable con los gases de calibración, ya que la mezcla precisa de componentes suele variar un poco de un cilindro a otro. Un cambio de cilindro puede requerir el reajuste del instrumento.

SISTEMAS DE CAMBIO SEMIAUTOMÁTICO - Muchas aplicaciones requieren un uso continuo y/o mayores volúmenes de gases más allá de lo que es práctico para un colector de una sola estación. Cualquier interrupción en el suministro de gas da lugar a la pérdida de experimentos, a la pérdida de productividad e incluso al tiempo de inactividad de toda la instalación. Los sistemas de conmutación semiautomáticos permiten cambiar de una botella o banco primario a uno de reserva sin interrumpir el suministro de gas, lo que minimiza el costoso tiempo de inactividad. Una vez que el cilindro o banco primario se agota, el sistema cambia automáticamente al cilindro o banco de reserva para un flujo de gas continuo. El usuario cambia entonces las botellas vacías por otras nuevas, mientras el gas sigue fluyendo desde el lado de reserva. Se utiliza una válvula bidireccional para indicar el lado primario o de reserva durante el cambio de cilindros.

SISTEMAS DE CONMUTACIÓN PROGRAMABLE COMPLETAMENTE AUTOMÁTICOS - En algunos procesos críticos de fabricación y de laboratorio, el suministro ininterrumpido de gas es una necesidad absoluta. Un fallo en el suministro de gas en estas instalaciones puede provocar la pérdida de todos los experimentos en curso de un laboratorio o incluso el cierre de una línea de producción o proceso de fabricación. El coste potencial de cualquiera de estos sucesos es tan elevado que la instalación de un sistema de suministro de gas, diseñado para proporcionar un suministro de gas ininterrumpido, está claramente justificada. Para estas aplicaciones se suele elegir un sistema de conmutación programable totalmente automático.

Los sistemas totalmente automáticos de Harris funcionan de forma similar a los sistemas semiautomáticos, pero con características adicionales. Estas características incluyen una presión de conmutación programable entre los bancos primario y de reserva, detección automática de fugas y contactos de salida para la detección remota y la detección del nivel de gas.