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Quali contaminanti possono essere presenti nell'aria compressa?

Air Treatment Compressed Air Wiki Filtering Contaminants in Compressed Air

Per l'utente, è vitale che l'aria compressa sia della qualità corretta. Se il prodotto finale viene a contatto con aria che contiene contaminanti, i costi associati agli articoli rifiutati possono raggiungere rapidamente livelli inaccettabili. Questo articolo esamina i contaminanti più comuni presenti nell'aria compressa.

Vapore acqueo nell'aria compressa

L'aria ambiente contiene sempre umidità sotto forma di vapore acqueo. Parte del vapore acqueo rimane nell'aria compressa, ed è potenzialmente in grado di causare problemi. Fra gli esempi figurano costi di manutenzione elevati, riduzione della vita di esercizio e peggioramento delle prestazioni degli utensili, alto tasso di rifiuto in caso di verniciatura a spruzzo e iniezione di materie plastiche, aumento delle perdite, disturbi del sistema di controllo e degli strumenti, riduzione della vita di esercizio del sistema delle tubazioni a causa della corrosione e aumento del costo di installazione. È possibile separare l'acqua utilizzando attrezzature ausiliarie quali 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 del suo volume, riducendo contestualmente di 7/8 la capacità dell'aria di trattenere il vapore acqueo. La quantità di acqua rilasciata è notevole: un compressore da 100 kW che aspira aria a 20 °C con un'umidità relativa del 60% rilascia ad esempio circa 85 litri di acqua durante un turno di 8 ore. La quantità di acqua che viene separata dipende pertanto dal campo di applicazione dell'aria compressa. Ciò determina a sua volta la combinazione adatta di refrigeratori ed essiccatori.

Olio nell'aria compressa

La quantità di olio contenuta nell'aria compressa dipende da vari fattori, fra cui il tipo di macchina, come è stato progettato, la sua età e le sue condizioni. Esistono al riguardo due tipologie principali di progettazione dei compressori, vale a dire quelli nella cui camera di compressione è presente un lubrificante e quelli che non prevedono l'uso di un lubrificante. Nei compressori lubrificati, l'olio è coinvolto nel processo di compressione, ed è presente (in tutto o in parte) anche nell'aria compressa. Negli attuali compressori a pistone e a vite lubrificati, la quantità di olio è tuttavia molto limitata. In un compressore a vite a iniezione di olio, il contenuto di olio dell'aria è ad esempio inferiore a 3 mg/m3 a 20 °C, e l'adozione di filtri multistadio consente di ridurlo ulteriormente. Se si opta per questa soluzione, è importante tenere conto delle limitazioni della qualità, nonché dei rischi e dei costi energetici coinvolti.

Microrganismi nell'aria compressa

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.

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