Quando o assunto é energia e insumos industriais, a eletricidade é o recurso que vem à mente no mesmo instante.
No entanto, o funcionamento de plantas industriais modernas depende de um conjunto de utilidades do processo.
Entre esses processos, destaca-se a formação de vapor, ar comprimido, água industrial e, falando de forma mais estratégica e geral, os gases industriais.
Não estamos falando apenas de sistemas consumíveis.
Presentes desde operações de inertização até processos altamente críticos, os gases exercem papel direto na qualidade do produto, eficiência do processo, segurança operacional e competitividade da planta.
Por isso, é comum encontrá-los em processos de soldagem de precisão, fabricação de semicondutores, aplicações farmacêuticas, entre outros.
Portanto, entender o uso do gás na indústria vai além de compreender um insumo. Devemos analisá-lo como um elemento estrutural da engenharia de processos, e é isso o que vamos abordar neste artigo.
O que são gases industriais
De fato, “gases industriais” retrata algo bem genérico, visto sua ampla presença em processos produtivos, utilidades, instrumentação ou como matéria-prima em segmentos industriais diversos.
Assim, os gases industriais se fazem presentes em aplicações que vão além da geração de energia térmica, exercendo funções físicas, químicas e de proteção ao processo.
Mas, antes de continuar este assunto, vamos sanar brevemente uma dúvida pertinente, que gera dúvidas e por isso é importante para darmos sequência a este texto: vamos diferenciar gás e vapor.
Embora o vapor se apresente no estado gasoso quando submetido a determinadas condições, ele não é classificado como gás. Isso se deve pelo fato de que a sua forma gasosa é apenas uma fase transitória de uma substância líquida.
Os gases, por sua vez, têm comportamento próprio, sem forma ou volume definidos, além de exigirem condições específicas para serem liquefeitos.
Vejamos o gás liquefeito de petróleo (GLP) que temos no botijão de cozinha. Ele só está em estado líquido devido à enorme pressão dentro do recipiente que o contém.
Classificação dos gases industriais
Podemos inclusive classificar os gases industriais segundo a sua função no processo. Do ponto de vista da engenharia, os gases industriais podem ser:
- Gases combustíveis, utilizados como fonte de energia térmica;
- Gases comburentes, que favorecem e intensificam processos de combustão;
- Gases inertes, empregados para proteção, inertização e purga;
- Gases de processo, que participam diretamente de reações químicas;
- Gases de utilidade, utilizados como suporte operacional;
- Gases de instrumentação, aplicados em sistemas de controle e automação.
Classificação por risco e propriedades físico-químicas
Os gases, muitas vezes, oferecem risco. Podem ser, por exemplo, incolores e inodoros, dificultando a sua captação no ambiente fabril.
Isso gera um desafio e tanto para projetos de plantas industriais, especialmente no quesito segurança funcional, ventilação, detecção de vazamentos e procedimentos operacionais em situações de perigo.
Segundo a classificação por risco, os gases podem ser:
-
- Inflamáveis: entram em combustão quando expostos a uma fonte de ignição quando estão dentro de uma faixa de concentração no ar. Por isso, exigem controle criterioso de vazamento, ventilação e classificação correta de áreas.
- Exemplos: metano e hidrogênio;
- Exemplos: metano e hidrogênio;
- Tóxicos: mesmo se inalados em baixas concentrações, oferecem risco à saúde, como intoxicação, danos respiratórios e sistêmicos.
- Exemplos: monóxido de carbono (CO) e amônia (NH3);
- Exemplos: monóxido de carbono (CO) e amônia (NH3);
- Asfixiantes: não apresentam, necessariamente, toxicidade. No entanto, reduzem a concentração de oxigênio no ambiente (levando à asfixia). Em espaços confinados, são mais perigosos ainda.
- Exemplos: nitrogênio e dióxido de carbono;
- Exemplos: nitrogênio e dióxido de carbono;
- Inflamáveis: entram em combustão quando expostos a uma fonte de ignição quando estão dentro de uma faixa de concentração no ar. Por isso, exigem controle criterioso de vazamento, ventilação e classificação correta de áreas.
- Criogênicos: armazenados em temperaturas extremamente baixas, geralmente em estado líquido. Isso facilita seu transporte e armazenamento. Apresentam riscos de queimadura por frio, fragilização de materiais e, se vaporizados, grande expansão volumétrica.
-
- Exemplos: argônio líquido, oxigênio líquido e nitrogênio líquido.
Principais gases utilizados na indústria
Os gases utilizados na indústria podem ser resumidos a poucos, devido à sua frequência de uso em processos em geral. Muitos deles você conhece e até imagina a função. Veja:
Oxigênio (O₂)
Você vai encontrá-lo em processos de combustão, como é de se imaginar. Mas, este gás se faz essencial em outros processos menos óbvios também, como no corte térmico, em siderurgias e reações químicas.
Em suma, o oxigênio aumenta a eficiência térmica e a produtividade. Mas, visto o seu caráter comburente, exige cuidados criteriosos de segurança.
Nitrogênio (N₂)
O nitrogênio é, de longe, um dos gases mais versáteis da indústria. A sua função principal é a de inertização (não reage com substâncias explosivas), além de prevenir oxidação e contaminação.
Visto as suas características, este gás é amplamente utilizado em purgas, conservação de alimentos e instrumentação.
Hidrogênio (H₂)
O hidrogênio é bastante empregado em processos químicos, refino, produção de energia e, mais recentemente, em aplicações ligadas à transição energética.
Visto a sua alta inflamabilidade, o hidrogênio exige projetos extremamente criteriosos.
Hélio (He)
Outro gás bastante versátil. Atua:
- Como gás de proteção inerte em soldagem TIG e MIG, evitando contaminação por gás atmosféricos;
- No resfriamento de equipamentos em temperaturas extremamente baixas — criogenia — como em ressonância magnética e acelerador de partículas;
- Resfriando imãs supercondutores na medicina, garantindo imagens mais claras;
- Detectando vazamentos em tubulações e equipamentos, visto a sua capacidade de escapar facilmente de pequenas aberturas..
Argônio e gases nobres
Utilizados em sua maioria em soldagem, metalurgia e fabricação de componentes eletrônicos.
Os gases nobres oferecem atmosfera controlada e alta estabilidade química.
Dióxido de carbono (CO₂)
Você vai encontrá-lo em processos alimentícios, na refrigeração industrial, em processos que exigem controle de pH, entre outros.
Este gás, conforme foi visto, exige atenção devido ao risco de asfixia em ambientes confinados.
Critérios técnicos para especificação de gases industriais
Vimos que os gases estão presentes em processos em geral, desde aqueles que são simples e não oferecem risco, até os que requerem grande responsabilidade de manuseio e influenciam diretamente na qualidade de produtos.
Para especificá-los, de modo geral, consideram-se os seguintes critérios:
- Grau de pureza e qualidade do gás
Escolher o grau de pureza do gás é determinante para o sucesso do processo. Afinal de contas, ele vai ter contato direto ou indireto com diversos produtos.
Além disso, umidade, oxigênio residual e partículas sólidas podem comprometer equipamentos, reações químicas e a segurança operacional, sendo, portanto, fatores a serem considerados.
Por isso, são classificados como grau industrial, alimentício, farmacêutico ou eletrônico, cada um com limites específicos de contaminantes.
- Parâmetros operacionais
Além das características que acompanham os gases, é fundamental especificar também alguns parâmetros que podem impactar diretamente o desempenho do sistema e a confiabilidade da planta, tais como:
- Pressão de operação;
- Vazão requerida;
- Ponto de orvalho (dew point);
- Estabilidade do fornecimento.
Segurança no uso de gases industriais
De forma direta: os principais riscos no manuseio de gases incluem inflamabilidade, toxicidade, asfixia, altas pressões e baixas temperaturas.
Se você quer um bom exemplo sobre o assunto, sugerimos o texto “Fluidos refrigerantes: segurança, manuseio e outros fatores de risco”. Ele faz parte de um entre os vários textos técnicos que possuímos no blog do nosso site.
Para acessá-lo, basta clicar aqui.
Instrumentação e automação aplicadas a gases industriais
A indústria moderna não pode dar passos longos em direção à evolução da produtividade e qualidade sem o controle dos seus sistemas.
Analogamente, o controle eficiente do uso de gases depende de uma instrumentação adequada.
Desta forma, medidores de vazão, transmissores de nível, transmissores de pressão, válvulas de controle e sensores específicos permitem ajustes finos e maior confiabilidade.
A integração com PLCs, sistemas supervisórios e sistemas de segurança torna possível monitorar consumo, detectar falhas precocemente e otimizar o desempenho do processo.
Conclusão
O gás industrial é um elemento-chave da engenharia moderna. Ele deixou de ser um recurso invisível para se tornar um elemento central da engenharia de processos.
No entanto, é preciso conhecer as suas características. O seu dimensionamento correto, controle e uso seguro impactam diretamente a produtividade, a eficiência energética e a sustentabilidade da indústria.
Quer aumentar a segurança e o desempenho dos seus sistemas com gases industriais?
FAQ – Uso de Gases na Indústria
1. Quais são os principais riscos no uso de gases industriais?
Inflamabilidade, toxicidade, asfixia, alta pressão e temperaturas extremas são os riscos mais comuns.
2. Por que a especificação correta de válvulas é importante?
Porque válvulas inadequadas podem causar vazamentos, falhas operacionais e riscos à segurança.
3. Como melhorar o controle do consumo de gases industriais?
Com instrumentação adequada, monitoramento contínuo e integração com sistemas automatizados.
4. O que considerar ao escolher componentes para sistemas de gases?
Pressão de trabalho, compatibilidade química, faixa de temperatura, grau de vedação e normas de segurança aplicáveis.
