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Perché c'è acqua nel mio impianto di aria compressa?

Acqua nell'aria compressa

Hai mai notato fuoriuscite di acqua da un tuo compressore, oppure sentito qualcuno lamentarsi della presenza di acqua nel suo impianto dell'aria compressa? Si tratta di fenomeni molto comuni, che non devono tuttavia essere ignorati o trascurati, poiché possono danneggiare l'impianto dell'aria compressa e compromettere la qualità del prodotto finale. Esaminiamo i motivi della presenza di acqua nell'aria compressa e le modalità di trattamento dell'aria stessa al fine di evitare ogni eventuale rischio.

Perché dal mio sistema di compressione fuoriesce acqua?

La condensazione dell'acqua è un fenomeno naturale, e la condensa è un sottoprodotto della compressione dell'aria. La quantità di acqua prodotta da un compressore d'aria dipende in larga misura dalle condizioni di ingresso, dalla qualità dell'aria presente in un dato ambiente e dalla pressione. In termini più semplici, la quantità di acqua che viene immessa nelle tubazioni dell'aria
compressa è determinata dalla temperatura e dall'umidità dell'aria, dalle dimensioni del compressore e dalla pressione richiesta. L'aria calda e umida contiene naturalmente più umidità di quella fredda, e fa sì che dai compressori fuoriesca più acqua. Un compressore rotativo a vite da 55 kW (75 CV) in funzione a una temperatura ambiente di 24 °C (75 °F) con un'umidità relativa del 75% produce ad esempio 280 litri (75 galloni) di acqua al giorno. Il processo di rimozione dell'umidità presente in un impianto dell'aria compressa è illustrato di seguito. 

È possibile separare l'acqua utilizzando apparecchiature 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, pertanto, 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 il modo in cui parametri quali la temperatura ambiente, la pressione e la temperatura di ingresso, la portata (dimensioni del compressore) e il valore desiderato del punto di rugiada in pressione (PDP, Pressure Dew Point) influiscono sul processo di essiccazione e sul potenziale contenuto di acqua presente nell'impianto dell'aria compressa.

Parametri di selezione

Portata o dimensioni del compressore
Le applicazioni che richiedono valori di portata superiori (l/s o cfm) danno origine a un maggiore contenuto di acqua nel sistema.

Temperatura ambiente / contenuto di umidità
I compressori che operano a una temperatura ambiente più elevata e in un ambiente umido finiscono per produrre maggiori quantità di acqua nell'impianto dell'aria compressa.

Temperatura di ingresso
Il contenuto di acqua presente nell'aria compressa cresce all'aumentare della temperatura di ingresso degli essiccatori, che devono pertanto essere più grandi per trattare l'aria ed estrarre la condensa.

Pressione
A differenza di quanto accade con la portata, la temperatura o l'umidità, al crescere della pressione il contenuto di acqua dell'aria compressa diminuisce, agevolando l'essiccazione. Si può pensare a una spugna inzuppata d'acqua: quanto più la si spreme, tanta meno acqua contiene.

Punto di rugiada in pressione (PDP)
Il punto di rugiada in pressione è un modo comune per misurare il contenuto di acqua dell'aria compressa. Il PDP indica la temperatura alla quale l'aria o un gas si saturano d'acqua e ha inizio il processo di condensazione o transizione della stessa allo stato liquido. Tale valore può anche essere descritto come il punto in cui l'aria non è più in grado di trattenere il vapore acqueo. Per ridurre al minimo il contenuto d'acqua dell'aria compressa occorre abbassare il livello del PDP, mentre a valori più elevati del PDP corrisponde la presenza di maggiori quantità di vapore acqueo nel sistema. Il PDP e i livelli di condensazione dell'aria compressa sono determinati dalle dimensioni dell'essiccatore.

Parametri di selezione nelle varie fasi di compressione dell'aria.

In quali modi l'acqua può danneggiare il mio impianto dell'aria compressa?

Un'umidità eccessiva dell'aria compressa può avere effetti dannosi sulla struttura e compromettere l'efficacia delle operazioni. 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 le macchine collegati al sistema, nonché contaminare il processo o la fabbricazione del prodotto finale. Si riporta di seguito un elenco che illustra ulteriormente gli effetti negativi dell'umidità:


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.

Come essiccare l’aria compressa?

La scelta del metodo corretto di essiccazione dell'aria compressa dipende in larga misura dai requisiti specifici che occorre soddisfare per non compromettere i processi e i prodotti finali. Uno dei primi passi per l'estrazione dell'umidità dall'aria compressa avviene all'interno dei compressori, in quanto i separatori di umidità o i refrigeratori finali sono in grado di eliminare il 40 - 60% del vapore acqueo.


All'uscita dai refrigeratori finali, l'aria compressa è ancora satura d'acqua, e in assenza di ulteriori trattamenti può avere effetti dannosi sull'intero sistema. Possono contribuire alla riduzione del contenuto d'acqua anche i serbatoi dell'aria, in quanto la loro temperatura ambiente è nettamente inferiore a quella dell'aria compressa proveniente dai compressori. È importante tenere presente che i serbatoi bagnati raccolgono l'umidità in eccesso e devono pertanto essere svuotati giornalmente per evitare fenomeni di corrosione e usura eccessiva.


Se l'applicazione in questione necessita di un ulteriore abbattimento dell'umidità, occorre introdurre un essiccatore esterno o interno (integrato). A seconda del punto di rugiada desiderato, sono disponibili a tale scopo due opzioni, vale a dire gli essiccatori d'aria a refrigerazione e a sostanza igroscopica. Nei primi la temperatura dell'aria viene ridotta a tre gradi Celsius (37 gradi Fahrenheit), facendo condensare il vapore acqueo, che a tale temperatura fuoriesce dall'aria compressa. Se il punto di rugiada di un essiccatore a refrigerazione non è sufficiente, per raggiungere il risultato desiderato occorre utilizzare un essiccatore a granuli di sostanza igroscopica, nel quale il punto di rugiada viene abbassato a -40 gradi Celsius/Fahrenheit, assicurando l'aria estremamente secca essenziale per le attività di verniciatura a spruzzo e di stampa, nonché per altri impieghi degli utensili pneumatici.