I generatori di azoto industriali permettono alle aziende di produrre direttamente in loco il gas necessario ai propri processi, utilizzando l’aria compressa come materia prima. Questa tecnologia riduce la dipendenza dalle forniture esterne di bombole o azoto liquido e garantisce una disponibilità continua, dimensionata sulle effettive esigenze produttive.
La gamma Gardner Denver GDN2 consente di ottenere azoto con un contenuto residuo di ossigeno regolabile da 10 ppm fino al 5%. Il sistema può quindi essere configurato per produrre azoto ad altissima purezza oppure per fornire portate più elevate quando l’applicazione ammette una maggiore presenza residua di ossigeno.
FAC ARIA COMPRESSA propone generatori di azoto per la produzione in loco e affianca le aziende nel dimensionamento dell’intero sistema, dalla produzione dell’aria compressa fino al trattamento e alla distribuzione del gas.
Come funzionano i generatori di azoto industriali PSA
I generatori della serie GDN2 utilizzano la tecnologia PSA, acronimo di Pressure Swing Adsorption. Il processo parte dall’aria presente nell’ambiente, composta prevalentemente da azoto e ossigeno.
L’aria viene aspirata da un compressore, filtrata ed essiccata e successivamente inviata alle colonne del generatore. Al loro interno si trova un setaccio molecolare al carbonio, chiamato CMS, capace di trattenere prevalentemente le molecole di ossigeno e lasciare passare l’azoto.
Le colonne lavorano alternativamente: mentre una produce azoto, l’altra si rigenera scaricando le sostanze trattenute. Questa alternanza permette di mantenere una produzione continuativa e affidabile.
Il setaccio molecolare utilizzato nei generatori Gardner Denver è progettato per offrire una lunga durata operativa. Per preservarne l’efficienza, però, è indispensabile alimentare la macchina con aria compressa correttamente trattata e priva di umidità, olio e particelle contaminanti.
Purezza dell’azoto regolabile da 10 ppm al 5%
La purezza dell’azoto viene normalmente espressa indicando la quantità di ossigeno residuo presente nel gas prodotto. Un valore di 10 ppm corrisponde allo 0,001% di ossigeno, mentre il 5% rappresenta una qualità dell’azoto inferiore ma consente di ottenere portate sensibilmente più elevate.
Non tutti i processi richiedono infatti la massima purezza disponibile. Alcune applicazioni devono eliminare quasi completamente l’ossigeno, mentre in altre è sufficiente ridurne la concentrazione per contrastare l’ossidazione, proteggere il prodotto o creare un’atmosfera controllata.
La scelta deve quindi basarsi sulle effettive necessità del processo. Produrre azoto a 10 ppm quando l’applicazione può lavorare correttamente con un contenuto di ossigeno dell’1%, del 3% o del 5% comporterebbe un consumo superiore di aria compressa e una portata di gas inferiore.
Definire correttamente la purezza permette di:
- dimensionare il generatore in modo adeguato;
- limitare il consumo di aria compressa;
- ridurre l’energia necessaria;
- ottenere la portata richiesta;
- evitare una qualità inutilmente superiore;
- contenere i costi complessivi di produzione.
Il rapporto tra purezza e portata prodotta
Nei generatori di azoto industriali, purezza e portata sono strettamente collegate. A parità di modello, più basso è il contenuto di ossigeno richiesto, minore sarà la quantità di azoto prodotta.
Il modello Gardner Denver GDN20090, per esempio, produce 1,5 m³/h con ossigeno residuo pari a 10 ppm. La portata sale a 3,2 m³/h a 100 ppm, a 6,5 m³/h con ossigeno residuo dello 0,10%, a 11,5 m³/h con l’1% e arriva a 24,5 m³/h con il 5%.
Lo stesso principio vale per i generatori di maggiore capacità. Il modello GDN2-80P produce 20,7 m³/h a 10 ppm e può raggiungere 155 m³/h con ossigeno residuo pari al 5%.
Le prestazioni indicate nella scheda tecnica sono calcolate con aria in ingresso a 7 bar e una temperatura ambientale compresa tra 20 e 25 °C. Pressione, temperatura, qualità dell’aria e condizioni effettive dell’impianto possono modificare la portata disponibile.
Per questo motivo, il generatore non deve essere scelto considerando esclusivamente il consumo medio di azoto. Occorre valutare anche eventuali picchi di richiesta, turni di produzione, pressione necessaria e possibilità di accumulare il gas all’interno di un serbatoio.
L’importanza del trattamento dell’aria in ingresso
La qualità dell’azoto dipende anche dalle condizioni dell’aria utilizzata per alimentare il generatore. Umidità, particelle e residui oleosi potrebbero compromettere l’efficienza del setaccio molecolare e ridurre la vita utile dell’impianto.
Prima di raggiungere il generatore, l’aria deve quindi attraversare un sistema adeguato di essiccazione e filtrazione. FAC ARIA COMPRESSA propone soluzioni complete per il trattamento dell’aria compressa, comprendenti essiccatori, filtri e dispositivi per la gestione delle condense.
La configurazione deve essere stabilita considerando la qualità dell’aria richiesta dal costruttore, le condizioni ambientali e la tecnologia del compressore. Un trattamento correttamente dimensionato protegge il generatore e contribuisce a mantenere costanti purezza, portata e affidabilità.
Produzione in loco senza bombole e forniture esterne
L’approvvigionamento tradizionale dell’azoto comporta ordini, consegne, sostituzione delle bombole, movimentazione dei contenitori e disponibilità di spazi per lo stoccaggio. Eventuali ritardi del fornitore possono inoltre influire sulla continuità della produzione.
Con un generatore PSA, l’azienda produce azoto direttamente nel luogo di utilizzo. Il gas viene generato in funzione della richiesta e può essere accumulato in un serbatoio per compensare le variazioni di consumo.
I principali vantaggi della produzione in loco sono:
- azoto disponibile continuamente;
- minore dipendenza da fornitori esterni;
- eliminazione della movimentazione delle bombole;
- riduzione delle aree destinate allo stoccaggio;
- maggiore prevedibilità dei costi;
- produzione regolata sul fabbisogno reale;
- minore rischio di esaurire le scorte.
Quando nello stabilimento è già presente un impianto di aria compressa con capacità residua, questa può essere utilizzata per alimentare il generatore. Prima dell’installazione è comunque necessario verificare che i compressori industriali disponibili assicurino portata, pressione e qualità dell’aria adeguate.
Controllo continuo del contenuto di ossigeno
La qualità del gas deve rimanere costante durante tutto il ciclo di funzionamento. Per questo i generatori GDN2 dispongono di un analizzatore di ossigeno integrato, che misura continuamente il contenuto residuo presente nel flusso prodotto.
Se durante l’avviamento o in caso di anomalia l’azoto non raggiunge la purezza impostata, il sistema Off-Gas Bypass impedisce che il gas fuori specifica venga inviato all’applicazione. Il flusso non conforme viene automaticamente scaricato fino al ripristino dei parametri corretti.
Il controllo elettronico gestisce inoltre pressione, portata, monitoraggio e allarmi. La regolazione della pressione in ingresso e in uscita contribuisce a proteggere il generatore e il processo alimentato da condizioni operative non adeguate.
Ridurre i consumi con la tecnologia Energy Saving
La produzione dell’aria compressa rappresenta la principale voce energetica di un sistema di generazione dell’azoto. Ridurre la quantità di aria utilizzata significa quindi diminuire direttamente i costi di esercizio.
La tecnologia Energy Saving Technology di Gardner Denver adatta il flusso dell’aria compressa alla portata di azoto richiesta e alla purezza impostata. Quando il consumo diminuisce, il generatore riduce automaticamente la quantità di aria utilizzata.
L’efficienza dipende però anche dal corretto dimensionamento dell’intero impianto. Un generatore sovradimensionato, una pressione eccessiva o una purezza superiore a quella realmente necessaria possono determinare consumi evitabili.
Per individuare eventuali inefficienze, FAC ARIA COMPRESSA può effettuare misurazioni e analisi dei consumi, valutando il comportamento complessivo dell’impianto e le reali necessità del processo.
Dove vengono utilizzati i generatori di azoto
La possibilità di regolare la purezza da 10 ppm al 5% rende questi sistemi adatti a numerosi processi industriali.
Tra le principali applicazioni rientrano:
- taglio laser di acciaio inox e alluminio;
- confezionamento alimentare in atmosfera modificata;
- inertizzazione di serbatoi e tubazioni;
- produzione chimica e farmaceutica;
- trattamento termico dei metalli;
- protezione di materiali sensibili all’ossidazione;
- saldatura e lavorazioni metallurgiche;
- conservazione e movimentazione di prodotti deperibili.
Ogni applicazione richiede parametri differenti. Nel taglio laser possono essere necessarie portate e pressioni elevate, mentre nell’inertizzazione è spesso determinante mantenere una concentrazione di ossigeno costante. Nel settore alimentare e farmaceutico devono inoltre essere considerati gli specifici requisiti igienici e normativi.
FAC ARIA COMPRESSA progetta il tuo impianto di azoto
La scelta dei generatori di azoto industriali deve essere preceduta da un’analisi dettagliata del processo. Consumo medio, picchi di richiesta, purezza, pressione, ore di funzionamento e qualità dell’aria compressa devono essere valutati nel loro insieme.
FAC ARIA COMPRESSA S.r.l. affianca le aziende nella progettazione completa dell’impianto, individuando il generatore, il compressore, l’essiccatore, i filtri e i serbatoi più adatti.
Il servizio comprende consulenza tecnica, dimensionamento, fornitura, installazione, collaudo e assistenza post-vendita. Per approfondire le soluzioni disponibili è possibile consultare la pagina dedicata ai generatori di azoto Gardner Denver o contattare FAC ARIA COMPRESSA per richiedere una valutazione personalizzata.
Domande frequenti sui generatori di azoto industriali
Cosa significa azoto da 10 ppm a 5%?
Il valore indica la quantità di ossigeno residuo presente nel gas prodotto. A 10 ppm l’ossigeno è pari allo 0,001%, mentre al 5% la sua concentrazione è superiore e la portata ottenibile aumenta.
È sempre necessario produrre azoto a 10 ppm?
No. La purezza deve essere definita in base al processo. Richiedere una quantità di ossigeno inferiore a quella realmente necessaria può aumentare i consumi e ridurre la portata disponibile.
È possibile usare l’impianto di aria compressa esistente?
Sì, purché disponga della portata richiesta e produca aria con una qualità adeguata. Potrebbe essere necessario integrare essiccatori e sistemi di filtrazione.
Come viene controllata la purezza del gas?
Un analizzatore integrato misura continuamente il contenuto di ossigeno. Se l’azoto non rispetta il parametro impostato, il sistema impedisce che venga inviato al processo.
La capacità produttiva può essere ampliata?
Sì. La struttura modulare della gamma consente di aggiungere altri generatori quando aumenta il fabbisogno di azoto.