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Como funciona um gerador de azoto

O ar que respiramos é composto por aproximadamente 78% de azoto, mas o azoto com um nível de pureza mais elevado tem uma grande variedade de aplicações práticas em várias indústrias. As empresas que utilizam azoto podem usufruir das vantagens de gerar azoto internamente

8 de Abril de 2022

Tempo estimado de leitura: 5 minutos

Gerar azoto internamente

Uma imagem animada que mostra um símbolo de azoto
O azoto é o meio que permite ao oxigénio sustentar a vida no nosso planeta. No entanto, graças a um conjunto de caraterísticas que o tornam ideal para várias aplicações industriais, o azoto faz muito mais do que "simplesmente" manter-nos vivos. A sua caraterística mais importante reside no facto de o azoto ser um gás inerte, o que significa que reage a outras substâncias de forma lenta. Tal torna-o ideal para qualquer aplicação na qual seja necessário evitar uma oxidação lenta (por exemplo, corrosão de placas de circuitos na indústria eletrónica) ou uma oxidação rápida (por exemplo, explosões ou incêndios). Além disso, é inodoro e incolor, tornando-o um meio ideal para utilização na indústria alimentar e de bebidas – por exemplo, para prolongar a data de validade dos produtos alimentares. Como resultado destas propriedades, não é surpresa que o azoto esteja em constante procura em muitos setores, desde a indústria automóvel e química à aquacultura e moldagem por injeção.

Azoto: o gás mais abundante do mundo

Felizmente, o azoto está disponível em abundância, compondo a maior parte do ar que respiramos. No entanto, isso não significa que esteja pronto para ser utilizado em todas as aplicações industriais mencionadas acima, assim como em muitas outras. O azoto pode ser obtido de três formas diferentes. As empresas podem alugar um depósito de azoto no local, obter um fornecimento deste gás em garrafas de alta pressão ou gerar o seu próprio azoto. Muitas empresas percebem rapidamente que as duas primeiras opções, que dependem de um fornecedor externo, são inconvenientes, ineficientes e dispendiosas. Por sorte, existem meios que lhes permitem gerar o seu próprio azoto e controlar a quantidade, a pureza e a pressão para qualquer aplicação e, assim, garantir que têm um fornecimento ilimitado de azoto disponível 24 horas por dia.

 

Desta forma, gerar azoto internamente aumenta a flexibilidade de produção e, uma vez que não existe qualquer fornecedor externo envolvido, elimina os custos constantes de processamento, reabastecimentos e entrega de encomendas e liberta o espaço necessário para o armazenamento de garrafas de azoto.

Como funciona um gerador de azoto

Essencialmente, um gerador de azoto funciona da seguinte forma: separa as moléculas de azoto das moléculas de oxigénio presentes no ar comprimido, resultando num fornecimento purificado de azoto. A geração de azoto pode ser efetuada através de um gerador de azoto de membrana ou um gerador de azoto de PSA (adsorção com modulação de pressão) ligado a um compressor. Mas qual a tecnologia que deve ser utilizada? Tal irá depender da qualidade de azoto de que necessita. Se, por exemplo, apenas necessitar de utilizar azoto para encher pneus ou evitar/extinguir incêndios, um nível de pureza de azoto baixo de 90–99% e um gerador de azoto de membrana será suficiente. No entanto, será necessário um gerador de azoto de PSA se pretender obter níveis de pureza muito elevados de 99,999% ou 10 ppm (partes por milhão) e superior – por exemplo, na indústria alimentar ou de moldagem de plástico.

 

Além de permitir que as empresas controlem a quantidade, a pressão e o nível de pureza do azoto que pretendem produzir, gerar azoto internamente tem outras vantagens. Estas deixam de estar sujeitas a flutuações de preços no mercado, economizam em custos de transporte e evitam atrasos. Além disso, as empresas que geram o seu próprio azoto não têm de enfrentar o risco de segurança que advém do manuseamento de cilindros de alta pressão, não incorrem em desperdícios relacionados com perdas por evaporação e não têm de devolver garrafas de alta pressão que nunca podem ser totalmente utilizadas. Ao longo do tempo, o investimento inicial para um gerador de azoto compensa, pois os custos operacionais mantêm-se significativamente mais baixos em comparação com a obtenção de azoto a partir de um fornecedor externo.

 

Veja este vídeo para saber mais sobre o azoto

Geradores de azoto de membrana

Esta tecnologia separa o ar nos gases que o compõem, passando ar comprimido económico através de membranas semipermeáveis compostas por feixes de fibras ocas individuais. Cada fibra tem um tamanho reduzido, assim como uma secção transversal perfeitamente circular e um orifício uniforme no centro. Numa das extremidades do módulo, o ar comprimido é encaminhado nas fibras e entra em contacto com a membrana à medida que percorre os orifícios das fibras. O oxigénio, o vapor de água e outros vestígios de gás atravessam facilmente a fibra da membrana e são eliminados, enquanto o azoto é retido no interior da membrana e flui pela saída. Como o vapor de água atravessa a membrana, o caudal de azoto gasoso é muito seco, com pontos de orvalho de -50 °C (-58 °F).

A tecnologia de membrana é simples e eficiente, incluindo unidades multifunções compactas que requerem pouca manutenção e não têm quaisquer custos operacionais. É ideal para aplicações nas quais o caudal de azoto necessário é relativamente baixo e os níveis de pureza não excedem os 99%. A tecnologia de membrana tem um investimento inicial mais baixo em comparação com as tecnologias de elevado caudal/elevada pureza, como a adsorção com modulação de pressão (PSA).

Geradores de azoto de adsorção com modulação de pressão (PSA)

Uma imagem que mostra a aplicação de geradores de azoto numa fábrica
A adsorção é o processo no qual os átomos, os iões ou as moléculas de uma substância (ar comprimido, neste caso) aderem à superfície de um adsorvente. Um gerador de PSA isola o azoto e os outros gases no fluxo de ar comprimido (oxigénio, CO2 e vapor de água) são adsorvidos, deixando para trás essencialmente azoto puro. A PSA retém o oxigénio do fluxo de ar comprimido quando as moléculas se ligam a um peneiro molecular de carbono. Tal ocorre em dois reservatórios de pressão em separado (torre A e torre B), cada um preenchido com um peneiro molecular de carbono, que alternam entre um processo de separação e um processo de regeneração.

O ar comprimido limpo e seco entra na torre A. Uma vez que as moléculas de oxigénio são mais pequenas do que as moléculas de azoto, estas atravessam os poros do peneiro. As moléculas de azoto não conseguem passar através dos poros, pelo que contornam o peneiro, resultando em azoto com a pureza pretendida. Esta fase é denominada fase de adsorção ou separação. A maior parte do azoto produzido na torre A sai do sistema, pronto para utilização direta ou armazenamento.

Em seguida, uma pequena parte do azoto gerado entra na torre B na direção oposta. Este caudal empurra o oxigénio retido na fase de adsorção anterior da torre B. Ao libertar a pressão na torre B, os peneiros moleculares de carbono perdem a sua capacidade de reter as moléculas de oxigénio, que se soltam dos peneiros e são transportadas pelo reduzido caudal de azoto proveniente da torre A. Este processo de "limpeza" cria espaço para que as novas moléculas de oxigénio se liguem aos peneiros na fase de adsorção seguinte.

A tecnologia de PSA permite obter um caudal de azoto contínuo e de elevada capacidade em aplicações exigentes com níveis de pureza até 99,999%. Os geradores de PSA têm um custo de investimento inicial mais elevado do que os geradores de membrana, mas proporcionam as vantagens de um caudal e de níveis de pureza mais elevados que algumas indústrias e aplicações exigem.

Pergunte a um profissional de sistemas de ar qual a melhor solução para gerar azoto internamente.

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Como funciona um gerador de azoto

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