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

O azoto pode ser fornecido em cilindros, conjuntos de cilindros ou sistemas a granel, ou produzido diretamente nas instalações através 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 utilização.

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

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 destinado a processos industriais. Não cria azoto a partir do zero. Em vez disso, utiliza o ar como matéria-prima e isola o azoto dos outros gases recorrendo a tecnologias como a Pressure Swing Adsorption (PSA) ou a separação por membrana.

Um gerador de azoto no local pode, por conseguinte, fornecer azoto no ponto de utilização, reduzindo a dependência de cilindros, conjuntos de cilindros ou fornecimentos a granel.

A pureza do azoto necessária depende da aplicação. Por exemplo, alguns processos necessitam de azoto para inerte ou para a inflagem de pneus, enquanto outros requerem azoto de alta pureza para corte a laser, embalagem de alimentos, Eletrónica ou aplicações de produtos farmacêuticos. Por conseguinte, deve ser selecionado um sistema de produção de azoto adequado de acordo com a pureza, o caudal, a pressão, o ciclo de funcionamento, a qualidade do ar e as condições de funcionamento exigidos.

Como funciona um gerador de azoto?

O ar comprimido é tratado, separado e monitorizado antes do azoto chegar às aplicações.

1. Entrada de ar comprimido

Um gerador de azoto utiliza ar comprimido como gás de alimentação. Um compressor fornece ar à pressão exigida pelo gerador, após o que o ar entra nas fases de pré-tratamento e separação.

É por isso que a qualidade do ar de alimentação é importante. Dependendo da conceção do compressor e do gerador, o ar pode necessitar de filtração de partículas e coalescente, remoção de óleo, separação de condensados e secagem antes de entrar na fase de separação. Este pré-tratamento ajuda a proteger os meios de separação e contribui para uma produção consistente de azoto.

2. Filtração e secagem

Antes do azoto ser separado do ar, os contaminantes, tais como humidade, óleo, água e partículas, são removidos através de filtração e secagem.

A eficiência da fase de separação depende inteiramente da qualidade do ar que nela entra. Uma má qualidade do ar pode afetar o processo de separação e a qualidade do Azoto produzido.

3. Fase de separação: PSA ou membrana

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

• Pressure Swing Adsorption (PSA): Num gerador de azoto PSA, o ar comprimido passa através de uma peneira molecular de carbono (CMS), que adsorve preferencialmente o oxigénio e outros gases, permitindo ao mesmo tempo que o azoto passe como gás produto.
• Separação por membrana: Um gerador de azoto por membrana recorre à permeação seletiva. O ar comprimido passa através de membranas de fibra oca, onde o oxigénio, o vapor de água e outros componentes de permeação mais rápida atravessam a membrana mais facilmente do que o azoto.

4. Monitorização da pureza

O azoto produzido é monitorizado para confirmar se cumpre as especificações exigidas. O método de monitorização da pureza do azoto pode variar consoante os sistemas. Alguns geradores podem utilizar um analisador de oxigénio para medir o oxigénio residual na corrente de azoto.

A NITROGAS NG, por exemplo, utiliza um analisador de oxigénio de óxido de zircónio para medir continuamente o teor de oxigénio residual na corrente de azoto.

5. Fornecimento de azoto a pedido

Dependendo da conceção do sistema, um reservatório tampão pode armazenar uma reserva de azoto e ajudar a gerir variações de curto prazo na procura, enquanto o gerador continua a produzir azoto de acordo com as especificações exigidas.

Isto permite criar um processo controlado de produção de gás azoto 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. Num sistema típico de dois leitos, uma torre adsorve oxigénio sob pressão, enquanto a outra é despressurizada e regenerada. Os leitos alternam-se então para manter um fornecimento contínuo do produto. A Tecnologia PSA é frequentemente escolhida quando uma aplicação requer maior pureza do azoto, um caudal controlado ou um fluxo de produto com especificações mais rigorosas.

Geradores de azoto por membrana

Um gerador de azoto por membrana permite a produção de azoto através da própria membrana, em vez de por adsorção. O sistema faz passar ar comprimido através de feixes de fibras poliméricas ocas. O oxigénio, o vapor de água e outros componentes de permeabilidade mais rápida atravessam a membrana mais facilmente, enquanto o azoto permanece no fluxo do produto. Estes sistemas podem constituir uma solução compacta para aplicações que requerem um fluxo contínuo, uma pureza moderada do azoto e um funcionamento simples.

Aplicações do gerador de azoto

Os geradores de azoto podem ser utilizados em diversos setores industriais onde o azoto é necessário de forma regular e com um fornecimento controlado. Podem constituir uma alternativa prática e económica ao azoto fornecido externamente, uma vez que o gás necessário pode ser produzido no próprio local e fornecido diretamente ao processo.

Entre as aplicações mais comuns contam-se:

Corte a laser

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

Embalagens de alimentação

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

Vinificação

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

Produção de bebidas

O Azoto pode ser utilizado para o enchimento de tanques, a purga de condutas, o acondicionamento e outras aplicações em que é necessário controlar a exposição ao oxigénio.

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 oxigénio.

Fabrico de peças de metal

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

Outras aplicações

A produção de produtos de Eletrónica, os processos na indústria automóvel e a inflagem de pneus também podem recorrer ao azoto nos casos em que seja necessária uma qualidade controlada do gás ou uma exposição reduzida ao oxigénio.

Vantagens da utilização de geradores de azoto no local

Por que razão se deve produzir azoto no local? A resposta depende das instalações, mas existem várias vantagens comuns.

• Segurança: A produção no local pode reduzir a necessidade de manusear e armazenar cilindros de azoto de alta pressão ou tanques criogénicos.
• Fiabilidade: O Azoto é produzido nas próprias instalações, o que reduz a dependência dos prazos de entrega e dos fornecedores externos.
• Redução de custos: A produção de azoto no local pode reduzir os custos associados ao aluguer de garrafas, à entrega e ao manuseamento do gás. A poupança efetiva depende do consumo e das condições de funcionamento.
• Escalabilidade flexível: Os sistemas modulares de produção de azoto podem constituir uma forma prática de adaptar a capacidade à medida que a procura varia.
• Sustentabilidade: A redução da logística do gás fornecido pode contribuir para diminuir o impacto ambiental do transporte associado ao abastecimento de Azoto.

Para as instalações que estão a ponderar a produção de azoto no local, a escolha do sistema adequado começa por compreender a pureza, o caudal, a pressão, o perfil de procura e as aplicações necessárias.

Por que escolher a NITROGAS NG?

Baseado na Tecnologia PSA, este sistema proporciona um abastecimento automático e a pedido, enquanto a supervisão por PLC monitoriza parâmetros essenciais, tais como a pureza, a pressão e o caudal. Um analisador de oxigénio de óxido de zircónio mede continuamente o oxigénio residual para monitorizar a pureza do Azoto.

O seu design compacto e modular permite-lhe acompanhar o crescimento das instalações, enquanto a compatibilidade com a Indústria 4.0, o software proprietário e o suporte completo à instalação contribuem para simplificar o funcionamento no dia-a-dia.

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