Hélio na indústria: 8 usos e aplicações nos setores industriais

O hélio, um gás nobre caracterizado por sua inércia química, leveza e não inflamabilidade, desempenha um papel surpreendentemente versátil com aplicação relevante em diversos setores industriais. 

Suas propriedades o tornam indispensável em uma ampla gama de aplicações, desde processos de soldagem de alta precisão até tecnologias de resfriamento avançadas e sistemas de detecção de vazamentos de alta sensibilidade. 

Este artigo visa apresentar, de forma abrangente e técnica, oito dos principais usos e aplicações do hélio na indústria, com foco em seus benefícios práticos e nos processos de utilização que favorecem a eficiência e a inovação em múltiplos segmentos. Acompanhe!

1. Medicina e saúde

Em medicina e saúde uma das aplicações mais significativas é no resfriamento de ímãs supercondutores utilizados em equipamentos de ressonância magnética nuclear (RMN), tecnologia usada para diagnósticos por imagem. 

O hélio líquido, com seu ponto de ebulição extremamente baixo, é o único elemento capaz de manter esses ímãs na temperatura necessária para alcançar a supercondutividade, garantindo a operação eficiente e a alta qualidade das imagens. Ainda, misturas de hélio e oxigênio, conhecidas como heliox, são utilizadas terapeuticamente para facilitar a respiração em pacientes com obstruções das vias aéreas superiores, como asma grave ou bronquiolite, devido à menor densidade do hélio, que reduz o esforço respiratório.

2. Soldagem

O hélio é empregado na área de soldagem, principalmente como gás de proteção inerte, em processos de soldagem TIG (Tungstênio Inerte Gás) e MIG (Metal Inerte Gás) de metais não ferrosos como alumínio, cobre, magnésio e aços inoxidáveis. 

Sua principal função é criar uma atmosfera protetora ao redor da poça de fusão, prevenindo a contaminação por gases atmosféricos como oxigênio e nitrogênio, que podem levar à formação de óxidos e nitretos, comprometendo a integridade e a qualidade da solda. 

Comparado ao argônio, outro gás inerte comum, o hélio proporciona um arco de soldagem mais quente e maior penetração, além de permitir velocidades de soldagem mais elevadas em alguns materiais e apresentar melhor molhabilidade nas margens da solda. 

No entanto, o hélio é geralmente mais caro e pode ser menos disponível que o argônio, sendo a escolha entre os dois gases influenciada pelas especificações do material a ser soldado, a geometria da junta e os requisitos de qualidade da solda.

3. Indústria eletrônica

Usado principalmente na fabricação de semicondutores e fibras ópticas, a elevada condutividade térmica do hélio é essencial para o resfriamento eficiente de componentes eletrônicos durante os processos de produção, prevenindo o superaquecimento e garantindo a integridade dos materiais sensíveis ao calor. 

Nesta indústria, ele também costuma ser utilizado para criar atmosferas inertes em câmaras de processamento, protegendo os materiais semicondutores da contaminação por gases atmosféricos, como oxigênio e umidade, que poderiam comprometer a pureza e o desempenho dos dispositivos eletrônicos finais. 

Na produção de fibras ópticas, o hélio auxilia no controle da temperatura e na manutenção da pureza dos materiais, contribuindo para a alta qualidade e eficiência na transmissão de dados.

4. Exploração espacial

Sua baixíssima temperatura de ebulição o torna um ator criogênico para resfriar componentes de foguetes e satélites, incluindo sensores infravermelhos altamente sensíveis e ímãs supercondutores utilizados em instrumentos científicos. 

Devido à sua leveza e inércia, o hélio também é empregado nessa indústria para purificar e pressurizar tanques de combustível em foguetes, garantindo o correto funcionamento dos sistemas de propulsão e prevenindo a formação de bolhas que poderiam comprometer o fluxo de propelente. 

Em algumas aplicações futuras, o isótopo hélio-3 tem sido estudado como um potencial combustível para propulsão de naves espaciais em missões de longa duração, devido ao seu potencial para reações de fusão nuclear mais limpas e eficientes.

5. Detecção de vazamentos

O uso na detecção de vazamentos em diversos setores industriais está associado às suas propriedades: baixa viscosidade e pequeno tamanho atômico, que lhe permitem passar rapidamente por minúsculas falhas em sistemas pressurizados ou a vácuo. 

O método geralmente envolve a introdução de hélio no interior do sistema a ser testado e a utilização de um detector de hélio de alta sensibilidade (espectrômetro de massa) para identificar a presença do gás que escapa através de qualquer vazamento. 

Essa técnica permite localizar e quantificar até mesmo os menores vazamentos em equipamentos como vasos de pressão, tubulações, sistemas de refrigeração, componentes automotivos e aeroespaciais, garantindo a integridade, a segurança e a eficiência operacional desses sistemas.

6. Criogenia e refrigeração

Empregando suas excepcionais propriedades de baixíssima temperatura de ebulição, o hélio líquido é um criogênico indispensável na indústria. Ele é usado no resfriamento de ímãs supercondutores encontrados em equipamentos de alta tecnologia, como os utilizados em ressonância magnética nuclear (RMN) para diagnóstico médico e em espectrômetros de RMN para pesquisa científica. 

Além disso, o hélio líquido é essencial para manter as temperaturas ultrabaixas necessárias para o funcionamento de aceleradores de partículas em centros de pesquisa, detectores infravermelhos em telescópios espaciais e terrestres, e em sistemas de computação quântica supercondutora, possibilitando avanços significativos nessas áreas de ponta.

7. Offshore

Embora as aplicações diretas específicas do hélio não sejam tão prevalentes em operações offshore padrão em comparação com outros setores, suas propriedades encontram usos críticos, ainda que às vezes de nicho. 

Notavelmente, o hélio é um componente chave em misturas de gases respiratórios, como veremos no próximo tópico. Somado a isso, sua excelente condutividade térmica pode ser indiretamente aproveitada em aplicações especializadas de transferência de calor dentro de equipamentos offshore, embora isso seja menos comum do que seu uso em gases de mergulho. 

Embora não seja um gás primário para processos em larga escala, como o processamento de gás natural, as propriedades físicas do hélio o tornam indispensável para tarefas críticas específicas no ambiente offshore, particularmente aquelas que envolvem intervenção humana em águas profundas.

8. Mergulho

O hélio é um componente chave em misturas de gases respiratórios, como o heliox (hélio e oxigênio) e o trimix (hélio, oxigênio e nitrogênio), usadas por mergulhadores de saturação que trabalham em grandes profundidades na construção, manutenção e reparo offshore. 

A adição de hélio reduz os efeitos narcóticos do nitrogênio sob alta pressão e diminui a densidade do gás respiratório, facilitando a respiração em profundidade, aumentando assim a segurança e o desempenho dos mergulhadores durante trabalhos subaquáticos prolongados. 

No uso prático para indústrias, o hélio é fornecido em cilindros e contêineres criogênicos, com a pressão e pureza adequadas à aplicação específica, exigindo manuseio e armazenamento seguros devido às suas propriedades. 

A Air Liquide oferece uma gama completa de soluções de hélio, desde gases de alta pureza Alphagaz™ para aplicações analíticas até o hélio líquido para resfriamento criogênico, além de cilindros com a tecnologia SMARTOP™ para maior segurança e facilidade de uso, garantindo um fornecimento confiável e de qualidade para as diversas necessidades industriais.

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