O azoto é amplamente utilizado em diversos setores para aplicações como inertação, purga e proteção de produtos e processos contra a exposição ao oxigênio. Dependendo da aplicação, as empresas podem necessitar de azoto com diferentes níveis de pureza, vazão e pressão.

O azoto pode ser fornecido em cilindros, conjuntos de cilindros ou sistemas a granel, ou produzido diretamente nas instalações por meio de um gerador de azoto. A produção de azoto no local permite que as instalações produzam azoto a partir de ar comprimido e o forneçam diretamente ao ponto de uso.

Mas o que é um gerador de azoto e como ele funciona? Vamos explicar tudo neste blog.

O que é um gerador de azoto?

Um gerador de azoto é um dispositivo que separa o azoto (N₂) do ar comprimido para produzir azoto gasoso para processos industriais. Ele não cria azoto a partir do zero. Em vez disso, utiliza o ar como matéria-prima e isola o azoto de outros gases por meio de tecnologias como a Pressure Swing Adsorption (PSA) ou a separação por membrana.

Um gerador de azoto no local pode, portanto, fornecer azoto diretamente no ponto de uso, reduzindo a dependência de cilindros, conjuntos de cilindros ou suprimentos a granel entregues.

A pureza do nitrogênio necessária depende da aplicação. Por exemplo, alguns processos necessitam de nitrogênio para inertação ou inflagem de pneus, enquanto outros exigem nitrogênio de alta pureza para corte a laser, embalagem de alimentos, Eletrónica ou aplicações de Produtos farmacêuticos. Um sistema adequado de produção de nitrogênio deve, portanto, ser selecionado de acordo com a pureza, o vazão, a pressão, o ciclo de trabalho, a qualidade do ar e as condições operacionais exigidas.

Como funciona um gerador de azoto?

O ar comprimido é tratado, separado e monitorado antes que o azoto chegue ao local de aplicação.

1. Entrada de ar comprimido

Um gerador de azoto utiliza ar comprimido como gás de alimentação. Um compressor fornece ar na pressão exigida pelo gerador; em seguida, o ar passa pelas etapas de pré-tratamento e separação.

É por isso que a qualidade do ar de alimentação é importante. Dependendo do projeto do compressor e do gerador, o ar pode necessitar de filtragem de partículas e coalescente, remoção de óleo, separação de condensado e secagem antes de entrar na etapa de separação. Esse pré-tratamento ajuda a proteger os meios de separação e contribui para uma produção consistente de nitrogênio.

2. Filtragem e secagem

Antes que o azoto seja separado do ar, contaminantes como umidade, óleo, água e partículas são removidos por meio de filtragem e secagem.

O desempenho da etapa de separação depende inteiramente da qualidade do ar que nela entra. A má qualidade do ar pode afetar o processo de separação e a qualidade do azoto produzido.

3. Etapa de separação: PSA ou membrana

Para muitos geradores de azoto no local, os dois principais métodos de separação não criogénicos são a PSA e a separação por membrana.

• Pressure Swing Adsorption (PSA): Em um gerador de azoto do tipo PSA, o ar comprimido passa por uma peneira molecular de carbono (CMS), que adsorve preferencialmente o oxigênio e outros gases, permitindo que o azoto passe como gás produto.
• Separação por membrana: Um gerador de azoto por membrana utiliza a permeação seletiva. O ar comprimido passa por membranas de fibra oca, nas quais o oxigênio, o vapor de água e outros componentes de permeação mais rápida atravessam a membrana mais facilmente do que o azoto.

4. Monitoramento da pureza

O azoto produzido é monitorado para confirmar se atende às especificações exigidas. O método de monitoramento da pureza do azoto pode variar de acordo com o sistema. Alguns geradores de azoto podem utilizar um analisador de oxigênio para medir o oxigênio residual na corrente de azoto.

A NITROGAS NG, por exemplo, utiliza um analisador de oxigênio à base de óxido de zircônio para medir continuamente o teor de oxigênio residual na corrente de nitrogênio.

5. Fornecimento de azoto sob demanda

Dependendo do projeto do sistema, um tanque tampão pode armazenar uma reserva de azoto e ajudar a gerenciar variações de curto prazo na demanda, enquanto o gerador continua produzindo azoto de acordo com as especificações exigidas.

Isso cria um processo controlado de produção de gás nitrogênio no local, com a produção adaptada às necessidades da instalação.

Tipos de geradores de azoto

Geradores de azoto PSA

Um gerador de azoto PSA utiliza ciclos alternados de adsorção e regeneração para extrair azoto do ar comprimido. Em um sistema típico de dois leitos, uma torre adsorve oxigênio sob pressão, enquanto a outra é despressurizada e regenerada. Os leitos então se alternam para manter um fornecimento contínuo do produto. A Tecnologia PSA é comumente escolhida quando uma aplicação exige maior pureza de azoto, vazão controlada ou uma corrente de produto com especificações mais rigorosas.

Geradores de azoto por membrana

Um gerador de azoto por membrana permite a produção de azoto por meio da própria membrana, em vez de por adsorção. O sistema faz passar ar comprimido por feixes de fibras poliméricas ocas. O oxigênio, o vapor de água e outros componentes de permeação mais rápida atravessam a membrana com maior facilidade, enquanto o azoto permanece na corrente do produto. Esses sistemas podem oferecer uma solução compacta para aplicações que exigem fluxo contínuo, pureza moderada de azoto e operação simples.

Aplicações do gerador de azoto

Os geradores de azoto podem ser utilizados em diversos setores em que há necessidade de azoto de forma regular e com um fornecimento controlado. Eles podem ser uma alternativa prática e econômica ao azoto fornecido externamente, uma vez que o gás necessário pode ser produzido no local e fornecido diretamente ao processo.

Entre as aplicações mais comuns estão:

Corte a laser

Em algumas aplicações de corte a laser, o azoto é utilizado como gás auxiliar para reduzir a oxidação na borda de corte e proporcionar um acabamento mais limpo.

Embalagens de alimentos

O azoto é utilizado em embalagens com atmosfera modificada (MAP) e em aplicações de injeção de gás para deslocar o oxigênio e ajudar a proteger a qualidade do produto.

Vinificação

O azoto pode ser utilizado para cobertura e inertação, a fim de reduzir a exposição ao oxigênio durante a produção e o armazenamento.

Produção de bebidas

O azoto pode ser utilizado para a injeção de gás em tanques, purga de tubulações, embalagem e outras aplicações nas quais é necessário controlar a exposição ao oxigênio.

Indústria de produtos químicos e farmacêuticos.

O azoto é utilizado para purga, cobertura e manutenção de atmosferas controladas em torno de materiais e processos sensíveis ao oxigênio.

Fabricação de metais

O azoto é utilizado em determinados processos de corte e Tratamento térmico nos quais o controle da oxidação e a qualidade da superfície são importantes.

Outras aplicações

Na fabricação de produtos de eletrónica, nos processos automotivos e na inflagem de pneus, o azoto também pode ser utilizado nos casos em que seja necessária uma qualidade controlada do gás ou uma exposição reduzida ao oxigênio.

Benefícios do uso de geradores de azoto no local

Por que produzir azoto no local? A resposta depende da instalação, mas há várias vantagens comuns.

• Segurança: A produção no local pode reduzir a necessidade de manuseio e armazenamento de cilindros de nitrogênio de alta pressão ou tanques criogénicos.
• Confiabilidade: O azoto é produzido nas próprias instalações, reduzindo a dependência de cronogramas de entrega e de fornecedores externos.
• Economia de custos: A produção de azoto no local pode reduzir os custos associados ao aluguel de cilindros, à entrega e ao manuseio do gás. A economia efetiva depende do consumo e das condições operacionais.
• Escalabilidade flexível: Os sistemas modulares de produção de azoto podem oferecer uma maneira prática de adaptar a capacidade à medida que a demanda muda.
• Sustentabilidade: A redução da logística de distribuição de gás pode ajudar a diminuir o impacto ambiental relacionado ao transporte no abastecimento de azoto.

Para instalações que estejam considerando a produção de nitrogênio no local, a escolha do sistema adequado começa pela compreensão da pureza, do vazão, da pressão, do perfil de demanda e das aplicações necessárias.

Por que escolher a NITROGAS NG?

Baseado na Tecnologia PSA, o sistema proporciona um fornecimento automático e sob demanda, enquanto a supervisão por PLC monitora parâmetros-chave, como pureza, pressão e vazão. Um analisador de oxigênio de óxido de zircônio mede continuamente o oxigênio residual para monitorar a pureza do azoto.

Seu design compacto e modular permite que o sistema evolua junto com a instalação, enquanto a compatibilidade com a Indústria 4.0, o software proprietário e o suporte completo à instalação ajudam a manter a operação diária descomplicada.

Para instalações que estão abandonando o abastecimento tradicional de azoto, isso também pode representar uma diferença significativa no custo de manter o azoto disponível. O NITROGAS NG pode reduzir os custos totais com azoto em até 90%, dependendo das aplicações e do acordo de abastecimento existente, ao mesmo tempo em que diminui a dependência de cilindros, entregas e fornecedores externos.