Aire comprimido libre de aceite y gérmenes. Causas, problemas y soluciones
En muchos centros de producción el aire comprimido entra en contacto directo o indirecto con equipos de producción, productos o materiales de embalaje. Las contaminaciones por contenidos residuales de aceite, microorganismos y gérmenes tienen consecuencias considerables en la calidad del producto, la seguridad del consumidor y la reputación de la marca.
Informes como los de Stiftung Warentest: “Aceites minerales en el chocolate” y de Foodwatch donde se denuncia los peligros del envasado de alimentos, muestran que las impurezas causan defectos en la calidad del producto final. Como consecuencia, aumenta la inseguridad entre los clientes y el comercio, se crea un revuelo en la prensa y aparecen discusiones no objetivas, todo esto causa un daño considerable a la reputación.
Sin duda el uso de aire comprimido en zonas con riesgo de daños a la salud impone exigencias especiales en cuanto a la pureza del aire comprimido.
¿Cómo llegan las impurezas aceitosas al aire comprimido?
Hay muchas puertas de entrada para impurezas tales como partículas, aceite, gérmenes y humedad en el aire comprimido. A menudo ya están presentes en el aire ambiente y entran en el sistema de aire comprimido a través del aire de admisión del compresor. La contaminación puede ser causada, por ejemplo, por una carretera o una obra grande cercana. El riesgo de entrada de humedad en la red de aire comprimido aumenta con la humedad del aire ambiente.
Las impurezas conllevan un doble riesgo: Por un lado, pueden perjudicar el funcionamiento del sistema de aire comprimido y provocar un desgaste prematuro de los componentes del sistema y, por otro, representan un riesgo real para la calidad del producto final y, por lo tanto, para el consumidor.
MEDIO AMBIENTE
El entorno directo y de las circunstancias individuales, crean sus propios riesgos. El polvo, la humedad, el aceite y microorganismos pueden entrar a la red de aire comprimido a través del aire ambiental.
COMPRESOR
No solo los compresores lubricados con aceite, sino también los compresores libres de aceite pueden ser una fuente de vapores de aceite residual en la red de aire comprimido, ya que el aire de admisión puede contener vapor de aceite.
Problemas debidos a la entrada de aceite
Otros problemas provocados por la entrada de aceite en el sistema productivo no reciben tanta cobertura mediática, sin embargo causan grandes pérdidas económicas tales como mala calidad de los productos, daños en las máquinas, desechos, trabajos de rectificación y campañas de retirada. Los sectores industriales más afectados por la presencia de aceite en el aire comprimido son:
Sector farmacéutico y técnica de laboratorio
En la fabricación de medicamentos se aplican normas de higiene sumamente estrictas. Por eso, es importante que la producción se realice en un entorno libre de gérmenes, partículas, bacterias y aceites contaminantes. Además del uso en hospitales, el aire comprimido se usa de manera generalizada en laboratorios. Para eliminar el riesgo de crecimiento bacteriano en estos ambientes altamente sensibles, el aire comprimido debe ser absolutamente estéril y seco.
Industria alimentaria e industria del envasado
Estas impurezas también deben ser eliminadas o reducidas en la producción de alimentos. Este tratamiento se aplica para proteger al consumidor y garantizar una producción segura y con eficiencia de costes. En el proceso de envasado del producto el estado del producto final no debe cambiar, por ello las bebidas y los alimentos deben tratarse con sumo cuidado y no debe producirse contaminación contacto con aire comprimido (directo o indirecto).
Contacto directo: El aire comprimido entra en contacto directo con el producto o el material de envasado.
Contacto indirecto: El aire comprimido se libera en el aire ambiente en una aplicación. Al expandirse, el aire comprimido alcanza un objeto que se encuentra a poca distancia y en una forma diluida con aire ambiente normal.
Los principales peligros potenciales son:
- Contaminación del producto con condensado
- Contaminación del producto con aceite líquido (del aceite del compresor)
- Contaminación del producto con vapor de aceite o hidrocarburos generalmente gaseosos y, por tanto, con aromas indeseables
- Contaminación del producto con partículas sólidas metálicas o no metálicas indeseables provenientes del sistema de aire comprimido, por ejemplo, óxido, partículas de corrosión, abrasión, material de sellado y otros depósitos sueltos.
- Contaminación del producto con microorganismos indeseables
Pinturas
El uso de aire comprimido en la aplicación de pintura exige una pureza del aire comprimido que incluso supera las clases definidas por la norma ISO 8573-1.
Las partículas, el aceite, el aerosol, el vapor de aceite, las sustancias que contienen silicona y el condensado son las principales causas de los fallos en el taller de pintura.
Si el aire comprimido entra en contacto directo o indirecto con pinturas, barnices húmedos o con superficies que se van a pintar, se requiere un aire comprimido de muy alta calidad ya que las pinturas y barnices reaccionan de forma muy sensible a determinadas impurezas del aire comprimido. Esto da como resultado problemas de humectación de la pintura en forma de cráteres y burbujas, lo cual conlleva que la producción deba rehacerse, con el consecuente gasto económico adicional. Para evitar problemas el aire comprimido estar libre de sustancias que interfieran con la humectación de la pintura (como el grafito, ceras, jabones metálicos, parafinas, talco, teflón y abrasión de plásticos)
El aire comprimido siempre tiene contacto con la pintura mediane las boquillas de aplicación. Por eso el aire debe ser:
- Seco
- Exento de impurezas líquidas, aceite y aerosoles
- Exento de fases de vapor condensable
- Exento de polvo y otras partículas sólidas
Las siliconas son un gran problema en la aplicación de pintura, éstas pueden encontrarse en el aire comprimido en diferentes fases (sólidas, líquidas y gaseosas). Las impurezas que contienen silicona se pueden eliminar con los filtros adecuados, sin embargo, los compuestos de silicona gaseosos solo pueden eliminarse del aire comprimido mediante oxidación catalítica. Por lo tanto, el uso de un catalizador es absolutamente necesario para generar aire comprimido completamente compatible con la pintura.
Industria química
En caso de contacto directo con el producto durante el procesamiento de materias primas como polvos y granulados el aire comprimido debe estar completamente seco y libre de aceite. Solo así se pueden excluir las impurezas y la formación de aglomerados. Para garantizar la seguridad del proceso, es imprescindible tanto una monitorización permanente como una documentación completa de la calidad del aire comprimido.
Electrónica
La producción en la fabricación de chips se debe realizar en condiciones de sala limpia, por lo que la calidad del aire comprimido se debe adaptar a estos requisitos y debe estar libre de partículas, aceite y humedad. Otro ámbito de uso para el aire comprimido es la aplicación de la pasta de soldadura sobre las placas de circuito, así como la limpieza de las placas de circuito, platinas y obleas (wafers).
Obtención de aire comprimido sin aceite
En principio, hay tres maneras de lograr aire comprimido sin aceite. Los requisitos especiales deben ser considerados cuidadosamente durante la fase de planificación. Esto ya comienza con la cuestión de si el aire comprimido sin aceite debe estar disponible de forma centralizada o si debe tratarse de forma descentralizada, ya que solo un caudal parcial es especialmente exigente.
1 - Tratamiento por catálisis
Con un catalizador, se puede producir aire comprimido sin aceite y, además, sin gérmenes y sin bacterias en un único proceso, de una manera respetuosa con el medio ambiente. A diferencia del método de filtrado, este método, es independiente de las condiciones de aspiración por lo que ofrece una seguridad significativamente mayor y, al mismo tiempo, menores costes de mantenimiento. Este es el método más innovador y el más eficiente, logrando un aire de altísima calidad aún utilizando compresores lubricados con aceite.
El aire comprimido que contiene aceite se dirige al catalizador. En un solo paso los hidrocarburos se descomponen en dióxido de carbono y agua en el aire comprimido. La energía térmica necesaria para la descomposición química ofrece una opción de supervisión eficaz. Si hay una irrupción de aceite en la línea de aire comprimido antes del convertidor, la temperatura aumenta bruscamente y una electroválvula cierra la salida. De este modo, se excluye la posibilidad de que se produzca un trasvase de aceite a la línea de aire comprimido. La descarga de aceite debido a una temperatura demasiado baja también se excluye mediante el control de temperatura integrado.
El proceso logra constantemente aire comprimido libre de aceite con un contenido de aceite residual máximo apenas mensurable de 0,001 miligramos por metro cúbico, de modo que supera los requisitos de la clase de aire comprimido 1 conforme a ISO 8573-1. El condensado generado durante el enfriamiento del aire comprimido también está libre de aceite y puede ser desechado en la canalización sin tratamiento. Para un funcionamiento las 24 horas los 7 días de la semana es indispensable un sistema de derivación, o redundante, para planificar su mantenimiento.
Nuestro catalizador es la solución ideal cuando se necesita aire comprimido sin aceite ni gérmenes. Aúna rentabilidad con seguridad de proceso y es independiente de las condiciones de aspiración. Se puede instalar fácilmente en estaciones de aire comprimido ya existentes y es especialmente indicado en procesos con productos delicados, como alimentos o medicamentos. BEKOKAT es símbolo de alta eficiencia y una calidad constante del aire comprimido.
2 - Tratamiento por absorción
Técnicamente, el aire comprimido generado por un compresor sin aceite contiene todavía hidrocarburos, así como diversos olores y sabores que pueden afectar a la calidad del producto acabado. Los volúmenes parciales más pequeños se pueden tratar con microfiltros o filtros de carbón activo. Para volúmenes mayores se utilizan adsorbedores de carbón activo. Un filtro solo puede eliminar gotas de aceite, pero un adsorbedor de carbón activo también puede eliminar los vapores de hidrocarburos del aire comprimido. Un adsorbedor de carbón activo debe ir siempre precedido de un filtro de alto rendimiento y de un secador para la prefiltración.
El carbón activo también se utiliza para eliminar el aceite residual vaporoso. La limpieza del aire comprimido por adsorción es un proceso puramente físico. Las fuerzas de adhesión de la superficie del carbón activo unen las moléculas de aceite y limpian el aire comprimido. No hay ningún compuesto químico involucrado. La calidad del carbón activo tiene una importancia decisiva, ya que el carbón activo realiza un trabajo pesado, pero las diferencias solo se hacen evidentes cuando la vida útil no cumple las expectativas. Un rendimiento eficiente y una larga vida útil requiere la mayor superficie interior posible y un sistema de poros sumamente finos en el carbón activo para que puedan acumularse contaminantes indeseables.
El aire comprimido seco y filtrado se introduce a través de un difusor en el lecho de carbón activo apilado. Esto permite largos tiempos de contacto y un aprovechamiento óptimo del adsorbente. En algún momento el carbón activo se satura, a partir de ese momento el contenido de aceite residual en el aire comprimido vuelve a aumentar. Por lo tanto, el carbón activo es un consumible que no se puede regenerar y que debe ser sustituido después de unas 8.000 a 10.000 horas de funcionamiento. Por razones de seguridad, el adsorbedor debe tener un filtro de alto rendimiento para la postfiltración, ya que el aire comprimido arranca las partículas de polvo de carbón más finas (menos de 1 µm) del lecho de carbón activo.
Con un mantenimiento regular de los filtros, solo queda en el aire comprimido un pequeño contenido de aceite residual que cumple los requisitos de las clases de aire comprimido 1-2 según la norma ISO 8573-1. Si se cumplen estas condiciones de instalación y mantenimiento, el adsorbedor de carbón activo CLEARPOINT V protege su sistema contra la entrada de aceite con una baja presión diferencial y una larga vida útil.
3 - Compresores libres de aceite
Con los compresores se evita la contaminación del aire comprimido con aceite del mecanismo del compresor. El aire comprimido se produce con compresores de pistón o de tornillo en una cámara de compresión no lubricada y los pares de tornillos funcionan sin contacto mutuo, de forma que el aire comprimido no entra en contacto con aceites líquidos o vaporosos. El aire comprimido producido de esta manera se denomina "técnicamente libre de aceite", esto solo es posible gracias a un sellado perfecto y a la máxima precisión por lo que este método de generación de aire implica altos costes de inversión y una presión operativa limitada.
¿Un compresor sin aceite ofrece total seguridad?
Un compresor que comprime sin aceite no permite que ningún aceite adicional proveniente de sus mecanismos entre en la red de aire comprimido. Pero dado que impurezas como los gases de escape de combustión del tráfico rodado o de los sistemas de calefacción, los aerosoles de aceite y los microorganismos, ya se encuentran en el aire de admisión y están presentes en forma concentrada después del compresor, el aire comprimido debe tratarse siempre. El aire generado por un compresor sin aceite tiene un contenido de aceite que se encuentra a menudo en ≥ 0,01 mg por metro cúbico (clase 2 según la ISO 8573 y eventualmente aún peor).
Comparación de los tipos de compresores
| Diseño del compresor | Contenido de aceite residual en la salida de aire comprimido | Entrada de aceite en la red con un caudal volumétrico de 1000 m³/h |
| Compresor de émbolo, lubricado con aceite | 10 - 180 mg/m³ | 240 - 4320 g |
| Compresor de láminas, lubricado con aceite | 1 - 180 mg/m³ | 24 - 4320 g |
| Compresor de tornillo, refrigerado por inyección de aceite | 1 - 20 mg/m³ | 24 - 480 g |
| Compresor, de compresión libre de aceite | 0 - 3 mg/m³ | 0 – 72 g |
| Temperatura de aspiración 20° C, presión de aspiración 1 bar (a), tiempo de carga 24 h/d | (fuente VDMA hoja estándar 15390-1: 2014-12) | . |
Máxima seguridad gracias al control de aceite residual
Los fabricantes que se adhieren a directrices como las GMP para aplicaciones críticas de aire comprimido llevan a cabo evaluaciones de peligros y riesgos e idean requisitos previos rigurosos para aplicaciones seguras de aire comprimido. Para los más exigentes, existe la tecnología para la supervisión del aire comprimido 24 horas al día, los 7 días a la semana. De este modo es posible asegurar la calidad establecida en el APPCC, aun si se trata de valores límite extremos de 0,001 mg/m³ del contenido de vapor de aceite en el aire comprimido. El medidor de aceite residual METPOINT OCV es la solución más eficiente para un control continuo de la calidad más exigente en línea.
Un tratamiento del aire comprimido inteligente requiere conocimientos especializados
En la práctica, el aire comprimido es a menudo un tema crítico para los jefes de producción y los gerentes de calidad. Esto se debe a que a veces los requisitos se formulan de manera poco clara en las directrices o a que los efectos sobre toda la planta no se reflejan suficientemente. Se requieren conocimientos detallados para determinar la clase de calidad de aire comprimido requerida y para el diseño apropiado, seguro y energéticamente eficiente, del sistema de tratamiento de aire comprimido.
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