Como funciona a inertização?

Qual é a finalidade da inertização?

A função principal da inertização é substituir uma atmosfera sob ar ou carregada com vapores inflamáveis, partículas em suspensão, por uma atmosfera inerte e segura. A inertização tem dois objetivos principais de grande importância:

• Uma proteção de qualidade de um produto sensível à presença de oxigénio (O₂) ou humidade (H₂O).
• Uma proteção obrigatória de segurança (em zonas ATEX) para proteger o ambiente e as instalações contra os riscos de inflamação e evitar explosões envolvendo substâncias voláteis.

A inertização representa uma estratégia industrial indiscutível para garantir a proteção de materiais e ativos, bem como a segurança das pessoas nas indústrias do setor da química. Para a inertização de tanques com azoto (nitrogénio), os engenheiros de aplicações da Air Liquide podem optar por duas soluções:

• Entrega de azoto líquido armazenado num reservatório criogénico: o azoto líquido, para a inertização de tanques, é entregue a granel por um camião-cisterna e, posteriormente, armazenado sob forma líquida num reservatório criogénico de parede dupla. Consoante as suas necessidades, um permutador térmico vaporiza a quantidade necessária de azoto líquido para a inertização de reatores. Trata-se de uma gestão automatizada por telemetria.
• Produção on-site com um gerador de azoto (tecnologia PSA ou membranar): utiliza o ar comprimido ambiente como matéria-prima para produzir azoto (nitrogénio) em contínuo.

Quais são os critérios de escolha da solução de inertização?

A escolha entre a utilização de azoto líquido, para a inertização de tanques, ou a produção através de um gerador representa uma decisão estratégica. Esta escolha influencia a segurança das suas instalações, a qualidade dos seus produtos e a flexibilidade da sua produção. Trata-se de uma decisão que se baseia essencialmente em aspetos orçamentais. De forma simples, existem critérios essenciais:

• A pureza do azoto necessária para a inertização de tanques ou do seu produto (teores de humidade e de oxigénio).
• Os caudais necessários para inertizar um ou vários tanques.
• A pressão necessária nos tanques em relação à regulação dos sistemas de inertização.
• As variações de caudal: se o consumo é regular ou variável ao longo do tempo.
• O espaço disponível na unidade industrial, condicionalismos de superfície, e a facilidade de integração relativamente à localização dos tanques.

Principais modos de inertização

Os 4 principais modos ou sistemas de inertização são:

A inertização por efeito de pistão

Este método de inertização consiste em injetar um gás inerte na parte inferior do volume a ser inertizado de forma a expelir a atmosfera presente através de uma ventilação localizada na parte superior desse volume.
A implementação da inertização por efeito de pistão exige o cumprimento de condições específicas de injeção em termos de velocidade e natureza do gás utilizado. O objetivo é substituir 1 volume de atmosfera por 1 volume de gás inerte.
Para um melhor efeito, será privilegiada a utilização de gases pesados como o árgon (Ar) ou o dióxido de carbono (CO₂).

A inertização por diluição

Este método de inertização consiste em injetar o gás neutro através de um orifício e evacuar a atmosfera presente através de um segundo orifício de evacuação (boca de homem ou respiro) geralmente localizado na parte superior da instalação. O gás inerte injetado, geralmente azoto, será então diluído com a atmosfera a ser expelida e substituirá progressivamente esta atmosfera até se obter o teor de oxigénio (O₂) residual ou o teor de H₂O (água) pretendido.
Como exemplo, para a inertização do céu gasoso de cubas ou tanques de armazenamento de líquido inflamável, a injeção e a ventilação serão localizadas na parte superior da cuba, o mais longe possível uma da outra.
O fluxo de injeção do gás de proteção define então o tempo de injeção para atingir a taxa-alvo de oxigénio. Quanto maior for o fluxo de gás, mais curto será o tempo de injeção.
A vantagem desta aplicação de inertização é que é fácil de implementar para garantir uma alta qualidade de inertização seja qual for a operação pretendida. Estas instalações são frequentemente utilizadas para a inertização de cubas de armazenamento no exterior e num ambiente sujeito às condições meteorológicas.

A inertização por compressão/expansão (C/E)

O princípio deste método de operações de inertização é estabelecer um processo que permita a realização de vários ciclos de compressão (por etapas) com um gás neutro seguido de uma expansão à pressão atmosférica ambiental do equipamento a ser inertizado.
A pressão de inflação e o número de ciclos completos (C/E) definem os teores residuais de O₂ ou H₂O.
Este procedimento é realizado em instalações estanques que podem suportar pressões suficientemente altas para limitar o número de ciclos, entre outras coisas. Estes dois ciclos de compressão e expansão podem ser realizados através do mesmo orifício.
Também permite uma melhor evacuação da humidade fixada nas paredes internas do equipamento a ser purgado.

A inertização por vácuo/compressão/expansão (V/C/E)

Este método de inertização é semelhante ao método (C/E) com a adição de uma fase de vácuo do equipamento.
Para a implementação deste método de inertização, o equipamento a ser inertizado deve ser estanque e suportar pressões positivas e negativas. Os meios técnicos necessários para a implementação destes métodos de funcionamento (C/E e V/C/E) são frequentemente muito complexos.
Os teores residuais de O₂ e H₂O irão, portanto, depender da pressão e da depressão aplicadas, bem como do número de ciclos completos (V/C/E) realizados.
Este método de inertização é utilizado, por exemplo, para diferentes operações como purgar botijas de gás antes de serem cheias.

Exemplos de utilização da inertização

As inertizações de alta qualidade e segurança não são novas. São amplamente utilizadas em atividades relacionadas com diversos processos do setor industrial. Alguns exemplos:

• Sabia que para purgar a humidade e o oxigénio no interior de um forno de tratamento térmico para recozimento de tubos de aço inoxidável a altas temperaturas, a técnica de inertização é realizada por diluição com azoto puro?
• Na indústria alimentar, o azoto (N₂) é utilizado para a inertização de qualidade de cubas de vinho, óleo, etc., mas também para a inertização de segurança de silos de cereais.
• Na indústria farmacêutica, o azoto é utilizado para proteger matérias-primas ou substâncias sensíveis ao oxigénio utilizadas na produção de medicamentos ou para garantir a segurança em caso de reações químicas ou o armazenamento de produtos inflamáveis ou tóxicos.
• Na indústria das bebidas, a inertização representa uma tecnologia de desgaseificação para eliminar o oxigénio dissolvido de certas bebidas.
• Inertização de resíduos industriais líquidos, numa lógica de reciclabilidade dos resíduos.