L'aria ambiente è intrinsecamente sporca. Di conseguenza, anche l'aria compressa vitale per il funzionamento di interi settori. È sotto costante attacco da nemici quasi invisibili. Chi sono questi minuscoli agenti aggressivi? Si tratta di vari contaminanti, sempre presenti nell'aria ambiente, come umidità, polvere e tracce di olio. Alcuni si ritrovano anche durante il processo di compressione, come l'olio utilizzato come lubrificante o le particelle del processo di corrosione che si liberano durante la distribuzione dell'aria.
Ciascuno di questi agenti può danneggiare seriamente i processi di produzione, il sistema di tubazioni per l'aria compressa, gli utensili e i prodotti.
Impariamo a conoscere tutte queste minacce, il che ci consentirà di proteggere efficacemente i nostri sistemi di aria compressa.
Abbiamo l'idea che l'aria sia intorno a noi e non sia visibile. Ed effettivamente, nella maggior parte dei casi, non riusciamo a vederla. In alcune circostanze tuttavia riusciamo a vedere l'aria e a osservare i contaminanti che un sistema di aria compressa deve affrontare. Ad esempio, vediamo l'aria sotto forma di nebbia, smog o fumo.
In questi casi, l'umidità o le piccole particelle la rendono visibile. E queste sono due delle principali minacce che un sistema di tubazioni ad aria compressa si trova ad affrontare.
Nell'aria ambiente c'è quindi umidità. Questa viene aspirata nel sistema di tubazioni dell'aria compressa sotto forma di vapore acqueo. Questo vapore acqueo è il contaminante più importante nell'aria compressa in termini di volume totale e costituisce la maggior parte della contaminazione dei liquidi presente nel sistema dell'aria.
Il contenuto di acqua viene misurato in termini di punto di rugiada. È la temperatura alla quale l'aria compressa è ancora in grado di gestire il suo contenuto di vapore acqueo prima che l'umidità formi la condensa.
Se l'umidità non viene eliminata, può ridurre la vita utile delle attrezzature pneumatiche a causa della corrosione. Inoltre, può portare alla crescita batterica, con conseguente impatto negativo sulla qualità dei prodotti finali. Questo è particolarmente problematico nelle applicazioni del settore farmaceutico, alimentare e delle bevande.
Sebbene la qualità dell'aria non sia altrettanto importante per alcuni processi, è fondamentale per le applicazioni nel settore farmaceutico, alimentare e delle bevande, in cui la crescita batterica sarebbe particolarmente dannosa.
Un compressore che funziona a una sovrappressione di 7 bar(e) comprime l'aria di 7/8 del suo volume, riducendo contestualmente di 7/8 la capacità dell'aria di trattenere il vapore acqueo. La quantità di acqua rilasciata è notevole: ad esempio, un compressore d'aria da 100 kW che aspira aria a 20 °C con un'umidità relativa del 60% rilascia circa 85 litri di acqua in 8 ore. La quantità di acqua che viene separata, pertanto, dipende dal campo di applicazione dell'aria compressa. Questo determina a sua volta la combinazione adatta di refrigeratori ed essiccatori.
La quantità di olio nell'aria compressa dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di macchina, il design, l'età e le condizioni. Esistono due tipi principali di design di compressore in questo senso: quelli che funzionano con il lubrificante nella camera di compressione e quelli che funzionano senza lubrificante. Nei compressori lubrificati, l'olio è coinvolto nel processo di compressione ed è incluso anche nell'aria compressa (completamente o parzialmente). Tuttavia, nei moderni compressori a pistone e a vite lubrificati, la quantità di olio è molto limitata.
In questo caso, è conosciuto come contaminante da compressione.
Ad esempio, in un compressore a vite a iniezione di olio, il contenuto di olio nell'aria è inferiore a 3 mg/m3 a 20 °C. Il contenuto di olio può essere ulteriormente ridotto utilizzando filtri multistadio. Se si sceglie questa soluzione, è importante considerare i limiti di qualità, i rischi e i costi energetici coinvolti.
Sono presenti i cosiddetti "contaminanti del sistema di distribuzione." Tali contaminanti possono includere particelle di ruggine provenienti dai tubi di distribuzione che penetrano nel flusso di aria compressa.
Tutto ha inizio con l'aria ambiente che deve essere compressa. In un tipico ambiente industriale, possono essere presenti più di 140 milioni di particelle di sporcizia per metro cubo. Quando l'aria viene compressa, questi contaminanti si concentrano all'aumento della pressione dell'aria.
Questo significa che l'aria compressa può contenere un numero altrettanto elevato di particelle di sporco. Purtroppo, la maggior parte di queste particelle è di dimensioni talmente ridotte (meno di due micron) che un filtro di aspirazione riesce a rimuoverne solo il 20%.
Oltre l'80% delle particelle che contaminano l'aria compressa ha dimensioni inferiori a 2 um, e può quindi superare facilmente il filtro di ingresso del compressore. Di qui le particelle si diffondono in tutto il sistema delle tubazioni, mescolandosi con i residui di acqua e olio, nonché con i depositi presenti nei tubi. Ciò può dare luogo alla crescita di microrganismi. Un filtro posizionato immediatamente a valle del compressore può eliminare tali rischi.
Per disporre di aria compressa pura, la proliferazione batterica a valle del filtro deve tuttavia essere tenuta completamente sotto controllo. La situazione si complica ulteriormente in quanto gas e aerosol possono addensarsi in goccioline (per concentrazione o caricamento elettrostatico) anche dopo il passaggio attraverso vari filtri. I microrganismi possono germinare attraverso le pareti dei filtri, raggiungendo di conseguenza uguali livelli di concentrazione sia sul lato di ingresso, sia su quello di uscita dei filtri stessi.
I microrganismi sono minuscoli, e includono batteri, virus e batteriofagi. Le loro dimensioni tipiche possono essere pari a soli 0,2 - 4 µm e, nel caso dei virus, a soli 0,04 - 0,3 µm. I contaminanti di diametro inferiore a 1 µm, e quindi i microrganismi, sono in grado di attraversare con facilità il filtro di ingresso dei compressori. A dispetto delle loro dimensioni, i microrganismi costituiscono un grave problema in molti settori poiché, essendo "vivi", sono in grado di moltiplicarsi liberamente in presenza delle condizioni giuste. Alcune indagini hanno stabilito che i microrganismi prosperano nelle reti dell'aria compressa contenenti aria non essiccata ad un elevato grado di umidità (100%).
L'olio e gli altri contaminanti fungono da nutrienti, consentendo ai microrganismi di proliferare. Il trattamento più efficace consiste nell'essiccare l'aria fino a un'umidità relativa < 40% (utilizzando qualunque tipo di essiccatore) e installando nel sistema un filtro sterile. Quest'ultimo deve essere montato in un alloggiamento che consenta la sterilizzazione in situ con vapore o che possa essere aperto con facilità. Per mantenere una buona qualità dell'aria occorre ripetere spesso la sterilizzazione.
I contaminanti possono danneggiare la produzione principalmente in tre modi.
Nello specifico, possono
ridurre le prestazioni del sistema di aria compressa
influire negativamente sulle attrezzature ad aria
influire sull'integrità e la qualità dei prodotti finali
Ogni modo può influire negativamente sul sistema. Tuttavia, se combinati, possono aggravare ulteriormente la situazione. Ad esempio, l'olio e l'umidità presenti nell'aria compressa possono far crescere e prosperare i microrganismi contenuti nell'aria aspirata.
Questo rappresenta una sfida impegnativa. Dopotutto, un metro cubo di aria ambiente può contenere più di 140 milioni di particelle, dalla polvere ai microrganismi come batteri, virus e batteriofagi. Infatti, sono di dimensioni così ridotte (microrganismi compresi tra 0,04 µm e 4 µm) che non possono essere catturati da un filtro di aspirazione.
Trattandosi di organismi viventi, questi si moltiplicano se le condizioni le consentono, ad esempio in presenza di aria compressa non secca.
Questo è particolarmente pericoloso nel settore medico, farmaceutico, alimentare e delle bevande: vi possono essere conseguenze catastrofiche se microrganismi come batteri e funghi riescono a contaminare alimenti e prodotti farmaceutici.
Protezione del sistema di aria compressa
Fortunatamente, c'è una buona notizia: utilizzando il trattamento giusto, ad esempio filtri ed essiccatori, puoi proteggere il sistema di aria compressa da tutti questi contaminanti.
Se desideri scoprire come, il primo passo consiste nello stabilire la qualità dell'aria richiesta per l'applicazione, ad esempio se è necessario soddisfare una determinata classe ISO.
In questa guida imparerai tutto quello che devi sapere sul trattamento dell'aria. Dai diversi tipi di contaminanti ai requisiti di qualità dell'aria, questa guida tratta tutti gli argomenti fondamentali relativi al trattamento dell'aria.
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