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Essiccazione dell'aria compressa con un essiccatore d'aria ad assorbimento e a sostanza igroscopica

Drying Compressed Air Wiki Air Treatment

Sapete che l'aria atmosferica contiene sempre una certa quantità di vapore acqueo. Quando l'aria viene compressa, la concentrazione dell'acqua aumenta. Per evitare che nelle installazioni di compressori si verifichino problemi in momenti successivi, l'aria compressa deve essere trattata. Questo articolo descrive l'essiccazione ad assorbimento e quella a sostanza igroscopica nota anche come ad adsorbimento.

Che cos'è l'essiccazione ad assorbimento?

le tecniche di essiccazione ad assorbimento coinvolgono materiali che assorbono l'acqua presente nell'aria compressa

L'essiccazione ad assorbimento è un processo chimico in cui il vapore acqueo viene legato a un materiale assorbente solido o liquido. A tale scopo si utilizzano spesso cloruro di sodio e acido solforico, con la conseguente necessità di tenere conto della possibile corrosione. Questo metodo è insolito e comporta consumi elevati di materiali assorbenti. Il punto di rugiada viene abbassato soltanto in misura limitata.

Che cos'è la sostanza igroscopica o l'essiccazione ad adsorbimento?

Gli essiccatori ad adsorbimento si basano su un principio generale di funzionamento semplice: l'aria umida fluisce su un materiale igroscopico (tipicamente gel di silice, setacci molecolari e allumina attivata) e viene pertanto essiccata. Lo scambio di vapore acqueo diretto dall'aria compressa umida al materiale igroscopico o alla "sostanza igroscopica" fa sì che quest'ultima si saturi gradualmente di acqua adsorbita. Occorre pertanto rigenerare con regolarità la sostanza igroscopica per restituirle la capacità essiccante, e a tale scopo, gli essiccatori ad adsorbimento sono realizzati tipicamente utilizzando due serbatoi di essiccazione, uno dei quali provvede ad essiccare l'aria compressa in ingresso mentre l'altro viene sottoposto a rigenerazione (secondo un funzionamento simile a quello dei generatori di azoto).

Ciascun serbatoio ("torre") cambia funzione al termine della rigenerazione dell'altra torre. È possibile raggiungere PDP tipici pari a -40 °C, grazie ai quali questi essiccatori sono adatti per la fornitura di aria molto secca per le applicazioni più critiche. Vi sono 4 modalità distinte di rigenerazione della sostanza igroscopica, e il metodo utilizzato determina la tipologia dell'essiccatore ad adsorbimento. Le tipologie più efficienti sotto il profilo energetico sono di solito più complesse, e pertanto più costose.


  1. Essiccatori ad adsorbimento con rigenerazione a spurgo ("essiccatori con rigenerazione a freddo"). Questi essiccatori sono ideali per valori di portata d'aria più contenuti. Il processo di rigenerazione avviene con l'ausilio di aria compressa espansa ("di scarico") e richiede il 15 - 20% circa della capacità nominale del compressore a una pressione di esercizio di 7 bar(e).
  2. Essiccatori con rigenerazione a caldo. Questi essiccatori riscaldano l'aria di scarico espansa mediante un apposito riscaldatore elettrico, limitando di conseguenza il flusso di scarico all'8% circa. Questo tipo di essiccatori utilizza il 25% di energia in meno rispetto a quello con rigenerazione a freddo. 
  3. Essiccatori con rigenerazione a soffiante. L'aria ambiente viene soffiata su un riscaldatore elettrico e portata a contatto con la sostanza igroscopica umida per rigenerarla. Questo tipo di essiccatore non utilizza aria compressa per la rigenerazione della sostanza igroscopica; il suo consumo energetico, pertanto, è inferiore del 40% rispetto a quello degli essiccatori con rigenerazione a freddo. 
  4. Essiccatori a caldo con recupero di energia (essiccatori "HOC"). Negli essiccatori che utilizzano il calore di compressione (HOC, Heat Of Compression), la sostanza igroscopica viene rigenerata utilizzando il calore disponibile del compressore. Invece di dissipare il calore dell'aria compressa in un refrigeratore finale, l'aria calda viene utilizzata per rigenerare la sostanza igroscopica. Questa tipologia di essiccatore è in grado di fornire un PDP tipico di -20 °C senza alcuna aggiunta di energia. È inoltre possibile ottenere un PDP inferiore aggiungendo ulteriori riscaldatori.

A monte dell'essiccazione ad adsorbimento, si devono sempre predisporre la separazione e lo scarico garantiti dell'acqua di condensa. Se l'aria compressa è stata prodotta mediante compressori lubrificati a olio, occorre installare a monte delle attrezzature di essiccazione anche un filtro di separazione dell'olio. Nella maggior parte dei casi è richiesto un filtro antiparticolato a valle dell'essiccazione ad adsorbimento. È possibile utilizzare gli essiccatori HOC unicamente con i compressori oil-free, in quanto producono calore a temperature sufficientemente elevate per la rigenerazione dell'essiccatore. Un tipo speciale di essiccatore HOC è quello ad adsorbimento a tamburo rotativo, dotato di un tamburo rotante riempito di sostanza igroscopica, un settore del quale (un quarto) viene rigenerato per mezzo di un flusso parziale di aria compressa calda (a 130 - 200 °C) proveniente dal compressore.

L'aria rigenerata viene successivamente raffreddata, la condensa viene scaricata e l'aria viene reintrodotta nel flusso principale dell'aria compressa tramite un dispositivo di espulsione. La parte restante della superficie del tamburo (tre quarti) viene utilizzata per essiccare l'aria compressa proveniente dal refrigeratore finale del compressore. Gli essiccatori HOC evitano le perdite di aria compressa, e la potenza richiesta è limitata a quella necessaria per la rotazione del tamburo. Un essiccatore con una capacità di 1.000 l/s assorbe ad esempio una potenza elettrica di soli 120 W. Non vi è inoltre alcuna perdita di aria compressa, e non sono richiesti né filtri dell'olio, né filtri antiparticolato.

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