Avete mai notato fuoriuscite di acqua da un compressore oppure formazione di vapore acqueo? Si tratta di un fenomeno piuttosto comune, ma non deve essere ignorato né trascurato in quanto potrebbe danneggiare le attrezzature e compromettere la qualità del prodotto finale.
Vediamo perché l'umidità è presente nell'aria compressa e come trattarla in modo appropriato per evitare potenziali rischi.
La condensazione dell'acqua è un fenomeno naturale ed è un sottoprodotto della compressione dell'aria. La quantità di acqua prodotta da un compressore d'aria dipende in gran parte dalle condizioni di ingresso, dalla qualità dell'aria ambiente e dalla pressione.
In termini più semplici, la temperatura dell'aria, l'umidità, le dimensioni del compressore e la pressione richiesta determinano la quantità di acqua che fuoriesce da un'unità. Questa umidità influisce sull'intero sistema, comprese le tubazioni. Poiché l'aria calda contiene maggiore umidità maggiore rispetto all'aria fredda, all'interno del compressore si crea vapore acqueo.
Un compressore rotativo a vite da 55 kW (75 HP) in funzione ad una temperatura ambiente di 24 °C (75 °F) e con umidità relativa del 75% produce 280 litri di acqua al giorno. Questo inconveniente viene risolto attraverso un processo di rimozione dell'umidità all'interno di un sistema dell'aria compressa ed illustrato di seguito.
L'umidità può essere rimossa utilizzando accessori, tra cui refrigeratori finali, separatori di condensa, essiccatori a refrigerazione ed essiccatori ad adsorbimento.
Un compressore che funziona a una sovrapressione di 7 bar(e) comprime l'aria di 7/8 il suo volume riducendo contemporaneamente la capacità dell'aria di trattenere il vapore acqueo.
La quantità di acqua rilasciata è considerevole, ad esempio, un compressore da 100 kW che aspira aria a 20 °C con un'umidità relativa del 60%, rilascia circa 85 litri di acqua durante un turno di 8 ore. Pertanto, la quantità di acqua che verrà separata dipende dal campo di applicazione dell'aria compressa. Ciò determina a sua volta la combinazione adatta di refrigeratori ed essiccatori.
Per illustrare ulteriormente tale aspetto, esaminiamo altri dati quali la temperatura ambiente, la portata (dimensioni del compressore), la pressione in ingresso, la temperatura di ingresso e il punto di rugiada in pressione (PDP).
Portata o dimensioni del compressore. Le applicazioni che richiedono portate più elevate (CFM o l/w) generano un maggiore contenuto di acqua nel sistema.
Temperatura ambiente / Contenuto di umidità. I compressori che operano ad una temperatura più elevata e in un ambiente umido producono maggiori quantità di vapore acqueo all'interno del sistema.
Temperatura di ingresso. Maggiore è la temperatura in ingresso di un compressore, maggiore è la presenza di acqua nell'aria compressa.
Pressione. A differenza di flusso, temperatura o umidità, livelli di pressione elevati generano bassi livelli di umidità. Ad esempio, se si preme con forza una spugna riempita d'acqua, l'acqua viene spinta fuori.
Punto di rugiada in pressione (PDP). Il punto di rugiada in pressione è un modo comune per misurare il contenuto di acqua nell'aria compressa. Il PDP si riferisce alla temperatura alla quale aria o gas sono saturi di acqua e iniziano a trasformarsi in uno stato liquido attraverso la condensa. Il PDP è anche il punto in cui l'aria non è in grado di trattenere più vapore acqueo.
Per ridurre al minimo il contenuto di acqua nell'aria compressa, è necessario un livello di PDP inferiore. Ciò è importante poiché valori di PDP più elevati sono indice di maggiori quantità di vapore acqueo nel sistema.Le dimensioni dell'essiccatore determinano il PDP e i livelli di condensa nell'aria compressa.
Parametri di selezione nelle varie fasi di compressione dell'aria.
La condensa non trattata presente nell'aria compressa può causare danni e problemi ai sistemi e ai motori pneumatici, alle valvole e a tutti i componenti o alle macchine collegate al sistema, nonché contaminare il processo o la fabbricazione del prodotto finale.
Ecco un elenco che spiega ulteriormente gli effetti avversi dell'umidità:
● Corrosione del sistema delle tubazioni e delle attrezzature (vale a dire macchine CNC e altri macchinari di produzione)
● Danni ai comandi pneumatici, con la possibilità di costosi arresti di sicurezza
● Formazione di ruggine e aumento dell'usura delle attrezzature di produzione a seguito della rimozione del lubrificante
● Problemi di qualità dovuti al rischio di scolorimento, al peggioramento della qualità e all'adesione della vernice
● Possibilità di formazione di ghiaccio durante il funzionamento a bassa temperatura, con conseguenti danni alle linee di controllo
● Necessità di manutenzione eccessiva del compressore dell'aria e riduzione della durata delle attrezzature
Inoltre, la presenza di umidità nelle reti dell'aria compressa può inoltre avere numerosi effetti nocivi sull'aria destinata agli impianti, agli strumenti, alle valvole, ai cilindri e agli utensili pneumatici. Per evitare costi di manutenzione eccessivi e inutili, nonché eventuali arresti di sicurezza della produzione, si consiglia di adottare un atteggiamento proattivo e le misure necessarie per mantenere l'aria compressa secca, pulita e adatta per qualunque processo o applicazione.
La scelta del metodo di essiccazione appropriato per l'aria compressa dipende in gran parte dai requisiti specifici necessari per soddisfare gli standard di controllo qualità per l'applicazione.
Uno dei primi passaggi è rimuovere l'umidità dell'aria compressa all'interno del compressore. Ciò è importante poiché un separatore di umidità o un refrigeratore finale è in grado di rimuovere il 40-60% di acqua vaporizzata.
L'aria compressa che esce dal refrigeratore finale rimane satura di acqua e, se non trattata, può avere effetti dannosi sull'intero sistema.
Poiché il serbatoio di un compressore d'aria è molto più freddo dell'aria compressa calda in ingresso, l'utilizzo di un serbatoio dell'aria può aiutare a ridurre il contenuto di acqua. È importante tenere presente che un serbatoio bagnato raccoglie l'umidità in eccesso e deve essere drenato quotidianamente. Ciò è importante per evitare corrosione e usura.
Se l'applicazione richiede un'ulteriore rimozione dell'umidità, è necessario introdurre un essiccatore esterno o interno (integrato). A seconda del punto di rugiada desiderato, le due opzioni dell'essiccatore sono essiccatore d'aria a refrigerazione e ad adsorbimento.
Con un essiccatore d'aria a refrigerazione, la temperatura dell'aria viene abbassata a tre gradi Celsius (37 gradi Fahrenheit). Questo processo fa sì che il vapore acqueo si condensi fuori dall'aria compressa. Se il punto di rugiada di un essiccatore a refrigerazione non è sufficiente, è necessario utilizzare un essiccatore d'aria ad adsorbimento.
Un essiccatore ad adsorbimento riduce il punto di rugiada ad almeno -40 gradi Celsius, producendo aria estremamente secca. Tali livelli sono essenziali per le operazioni di verniciatura a spruzzo, stampa e altre applicazioni di utensili pneumatici.
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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