Trattamento dell'aria compressa

Sebbene il mezzo energetico dell'aria sia disponibile in tutto il mondo in quantità quasi illimitate, la sua qualità non è la stessa ovunque.  L’aria è diversa in base alle diverse zone climatiche e per via dei diversi influssi provenienti dalle emissioni riconducibili a traffico, industria, agricoltura e altro. Questo aspetto va corrispondentemente preso in considerazione nell’ambito del trattamento dell’aria compressa. Infatti, con il corretto trattamento dell'aria compresa, è possibile ridurre enormemente guasti alle macchine e tempi di fermo. Inoltre, non sono solo le macchina ad aver bisogno di aria compressa pulita e asciutta. Come mezzo di processo, l’aria compressa deve soddisfare requisiti tecnici e deve essere corrispondentemente condizionata. Per questo motivo, la qualità dell'aria compressa si orienta a corrispondenti requisiti.

Diversi processi per il trattamento dell'aria compressa

Nella norma ISO 8573-1 è definita la quantità di contaminanti consentita per metro cubo di aria compressa. Le particelle solide, l'acqua e l’olio sono i primi 3 inquinanti menzionati.

3 cifre definiscono la corrispondente classe qualità secondo la norma ISO 8573-1.

Corrispondentemente, diversi processi per il trattamento dell'aria compressa sono concatenati tra loro. Particolare attenzione va prestata anche al carico dovuto a germi e batteri. Nella norma DIN-ISO 8573-1 tuttavia non viene definito alcun limite per germi/microorganismi.

Cliccare qui per maggiori informazioni sulla qualità dell'aria compressa secondo ISO 8573-1...

Concentrazione di particelle

Nell’ambito della generazione di aria compressa, viene aspirata l’aria ambiente e compressa tramite compressore. In questo modo, nell'aria compressa giungono anche polvere, umidità, oli, aerosoli nonché componenti microbiologici in percentuali corrispondentemente compresse.

Tramite adeguati filtri, è possibile ottenere, gradualmente la giusta concentrazione di particelle.


Umidità residua

L’acqua è la più problematica di tutte le contaminazioni nell’aria compressa. Infatti, non solo causa danni tramite la corrosione, bensì stimola anche la crescita di microorganismi, che sono dannosi per gli operatori e possono contaminare sia i prodotti che i processi.

Tramite adeguati essiccatori, è possibile generare il necessario grado di umidità residua.


Tenore residuo dell’olio

L'aria ambiente contiene olio in stato gassoso (nebbia d’olio). I valori tipici di questo carico vanno da 0,05 mg/m³ a 0,5 mg/m³. In ambienti fortemente abitati, cittadini o industriali, il tenore può essere ancora maggiore.

Tramite adeguate procedure, è possibile ridurre e sorvegliare il tenore residuo dell’olio.


Priva di germi

I sistemi ad aria compressa contengono grandi quantità di contaminazioni microbiologiche e quelli caldi e umidi rappresentano un ambiente di proliferazione ideale.

Tuttavia, anche i germi e i microorganismi possono essere rimossi a lungo termine dall’aria compressa mediante tecniche di trattamento dell'aria come filtri sterile oppure catalisi.


Contaminazioni nell'aria

Ad occhio nudo quasi impercettibili: pollini, germi, particelle, fibre, aerosoli d’olio nonché metalli pesanti come piombo o cadmio. Le contaminazioni presenti nell'aria ambiente possono pregiudicare il funzionamento del sistema ad aria compressa, la qualità dei prodotti e persino la salute dei consumatori.

Il compressore comprime l'aria ambientale aspirata fino al livello di pressione richiesto. Compressione dell’aria ambiente, ma anche delle contaminazioni in essa contenute. Senza una corrispondente tecnica di trattamento dell'aria compressa, le contaminazioni giungerebbero indisturbate nel sistema ad aria compressa e, in base alla procedura di produzione, anche nel prodotto finale. Ecco perché il trattamento dell'aria compressa riguarda anche la sicurezza di processo.

Filtrazione dell’aria compressa

In relazione ai filtri per aria compressa, si incontrano i concetti più disparati. Talvolta i nomi sono specifici per produttore, altre sono praticamente diventati di uso comune oppure si tratta di tecnicismi. Di seguito, vi spieghiamo quali sono i termini più comuni per determinati tipi di filtri.

Elemento filtrante / separatore a ciclone

Il separatore a ciclone non è un vero e proprio filtro, bensì, come dice il nome, un separatore. Infatti, esso blocca la strada alle quantità di liquidi nell’aria compressa e, tramite forza di gravità e forza centrifuga, separa l'acqua.

Dunque, i separatori a ciclone acquisiscono grandi quantità di liquidi dal sistema, facilitando dunque il compito agli essiccatori successivi ecc. Questi liquidi vengono detti condensa e devono essere corrispondentemente trattati (Tecnica per condensa).

Filtrazione a umido / Filtro a coalescenza

I filtri a coalescenza molto diffusi riuniscono internamente diverse tecniche di filtrazione al fine di ottenere risultati ottimali. Spesso, vengono utilizzati filtri in microfibra con diverse caratteristiche di materiale insieme a corrispondenti procedure di produzione (plissettatura, avvolgimento, ...). Così, i singoli produttori cercano di separare, in un solo corpo, particelle, gocce di liquido e olio e aerosoli. Come tutto questo funziona esattamente, viene rappresentato di seguito.

Filtrazione superficiale

Le particelle più grandi della distanza che c’è tra le fibre e i filtri in microfibra vengono trattenute direttamente da queste fibre, tanto che fungono esattamente da setaccio. Poiché ciò di norma avviene in superficie, spesso di parla di filtrazione superficiale.


Filtrazione profonda

Per quanto riguarda la filtrazione profonda, la cosiddetta separazione a ciclone - le particelle solide e gli aerosoli penetrano nel letto filtrante. Qui, urtano contro tante fibre sottili - perdendo energia cinetica - diventando dunque di nuovo lente e, infine, restando intrappolate tra le fibre.


Moto browniano

Gli aerosoli più piccoli collidono con le fibre attraverso il moto browniano, proseguono in direzione del flusso dell’aria compressa, lungo la parete esterna delle fibre. Presso le ramificazioni, esso costituiscono delle gocce più grandi e fluiscono in un contenitore di raccolta, dove vengono scaricate come condensa dell'aria compressa.


Filtrazione a gradino

Per migliorare il risultato della filtrazione, vengono collegati in serie anche più filtri antiparticolato. Il filtro più grossolano va sempre installato davanti a quello più fine. Questa procedura viene denominata anche “filtrazione a gradino”, poiché, livello dopo livello, si ottiene la qualità desiderata. BEKO TECHNOLOGIES offre 3 filtri a coalescenza:

. Aerosol d'olio - Particelle .
Grado di
filtrazione
Tasso di separazione
degli aerosol d'olio
Concentrazione di entrata Concentrazione di uscita - Separazione particelle Dimensioni particelle Classe secondo ISO 8573-1
Filtro comune C 84,00 % 30 mg/m³ <=5 mg/m³ - 99,00 % 2,0 -5,0 µm 4. - 4.
Filtro fine F 99,50 % 10 mg/m³ 0,05 mg/m³ - 99,83 % 0,5 -2,0 µm 2. - 2.
Filtro superfine S 99,95 % 10 mg/m³ 0,005 mg/m³ - 99,98 % 0,1 -0,5 µm 1. - 2.*

* Per raggiungere la classe 1.-.1 di regola occorre un filtro supplementare a carbone attivo e anti-polvere dato che i filtri a coalescenza non sono in grado di trattenere i vapori d'olio.

Filtri a coalescenza e tenore residuo dell’olio

In generale, quando si parla di filtri per aria compressa, si intendono i cosiddetti filtri a coalescenza. Come dice già il nome, in questo tipo di filtri si “sciolgono” sia le gocce più piccole che quelle più grandi. In questo modo si migliora la prestazione di separazione di un filtro.

Per esempio, il vapore d’olio è presente in forma “ridotta”, in modo che non possa tenersi alcuna coalescenza. Il vapore d’olio fluisce senza ostacoli attraverso il filtro. Nella norma ISO 8573-1 vengono considerati tutti i componenti dell’olio, ovvero quelli liquidi, gli aerosoli e il vapore. La classe di qualità 1 non può essere raggiunta con il solo filtro a coalescenza

Un metodo adeguato è l’adsorbimento oppure, in alternativa, il trattamento catalitico. Si veda l’aria compressa oil-free…

Umidità nell’aria compressa

Con il termine “Umidità dell’aria” si intende la percentuale di vapore acqueo nell’aria. Con stessa temperatura ambiente, l’umidità dell’aria può essere diversa (clima desertico, clima tropicale). A una determinata temperatura un volume dell’aria può contenere solo una determinata quantità di vapore acqueo. Infatti, si distingue tra umidità massima, assoluta e relativa.

Si definisce punto di rugiada in pressione la temperatura con cui un metro cubo, che si trova ad una determinata pressione, è saturo al 100% di vapore acqueo. Se l’aria compressa si satura al di sotto di tale temperatura, si formerà la condensa.  Sebbene venga espressa come valore di temperatura, il punto di rugiada non corrisponde alla reale temperatura dell’aria. L’aria compressa con una temperatura pari a 35 °C può avere, ad esempio, un punto di rugiada in pressione pari a -40 °C.

Per le applicazioni per cui l’umidità restante nell’aria compressa rappresenta un criterio di qualità, il punto di rugiada in pressione è un parametro importante.

  • un’umidità residua troppo elevata deteriora la qualità della verniciatura, ad es. per via dell’influsso delle bolle.
  • Prodotti assorbenti, igroscopici, come ad es. polvere, spezie, sale e anche zucchero, si incollano durante il processo produttivo.
  • In un ambiente freddo e non protetto, l’umidità nell’aria compressa potrebbe portare ad esempio a un congelamento delle valvole di comando e la corrosione dei dispositivi ad aria compressa.

Procedura dell’essiccazione dell'aria compressa

Tanti utenti non sanno che, durante l’utilizzo di un sistema ad aria compressa, si genera molta acqua. Grandi quantità di aria atmosferica umida vengono trattate nel compressore e fuoriescono come aria compressa satura al 100 percento di vapore acqueo. Poiché l’aria compressa viene immagazzinata in appositi serbatoi, muovendosi poi nella rete di condotte, si raffredda condensandosi in acqua liquida che, a sua volta, costituisce anche aerosoli o nebbia. L’installazione di separatori a ciclone riduce l’acqua liquida nel flusso di aria compressa e i filtri a coalescenza riducono gli aerosoli dell’acqua, tuttavia la filtrazione da sola non è sufficiente alla riduzione di acqua. Se vengono installati solamente dei separatori a ciclone, la classificazione migliore possibile in base a ISO8573-1 per l’acqua è la classe 6.

Per ridurre il vapore acqueo si utilizza un essiccatore. A tal proposito, si sono affermate tre procedure - essiccazione a bassa temperatura, a membrana e ad adsorbimento. I criteri di selezione sono DTP, portata volumetrica, l’applicazione e la qualità dell’aria compressa richiesta in base alla classe necessaria, nonché l’economicità del sistema e i costi a esso correlati.

Procedura Essiccatori a ciclo frigorifero Essiccatore a membrana Essiccatore ad adsorbimento
Punto di rugiada in pressione I punti di rugiada in pressione sono compresi tra +3 e +10 °C I punti di rugiada in pressione sono compresi tra +10 e -40 °C I punti di rugiada in pressione sono compresi tra -20 e -70 °C
Portata volumetrica circa da 20 a 17.600 m³/h circa da 20 a 2.250 l/min circa da 10 a 100.000 m³/h
Principio di funzionamento Compressore e scambiatore di calore con principio di condensazione L’umidità viene scaricata nell’ambiente tramite aria di lavaggio L’umidità viene legata tramite un materiale adsorbente
Osservazione Non si adatta a temperature ambiente al di sotto del punto di congelamento Essiccatori finali, utilizzabili anche nella distribuzione dell’aria compressa a rischio di congelamento Vasto intervallo di punti di rugiada in pressione possibili ed elevate portate volumetriche.

Gli essiccatori a refrigerazione vengono utilizzati di norma all’inizio del sistema ad aria compressa, dopo una separazione a ciclone e un’uscita condensa adeguate. Per esempio, spesso gli essiccatori a membrana vengono posizionati nelle vicinanze dell’applicazione, ovvero del punto di prelievo. Spesso vengono utilizzati a integrazione dell’essiccatore a bassa temperatura, come cosiddetti “essiccatori finali” per portate volumetriche ridotte. Gli essiccatori ad adsorbimento vengono utilizzati all’inizio del sistema ad aria compressa, oppure nelle vicinanze dell’applicazione e sono adatti a portate volumetriche molto grandi.

Lo sapevate? Punto di rugiada in pressione e perdite

Il punto di rugiada in pressione è un importante parametro e un criterio qualitativo nell’ambito del trattamento dell’aria compressa. La normale aria ambiente, con una pressione atmosferica può assorbire molta più umidità rispetto all’aria compressa. Il punto di rugiada in pressione aumenta all’aumentare della pressione di sistema e viceversa.

Se nel sistema ad aria compressa ci sono delle perdite, il punto di rugiada in pressione peggiora. La qualità generata tramite i costosi processi di essiccazione viene quindi scalfita. Localizzare e risolvere le perdite è una questiono non solo economica, ma anche di grande importanza per la sicurezza di processo.

Per saperne di più…

Tenore residuo dell’olio e germi nell’aria compressa

In molti stabilimenti produttivi, l’aria compressa entra direttamente o indirettamente a contatto con impianti di produzione, prodotti e imballaggi (in particolare nel settore alimentare e delle bevande, farmaceutico ed elettronico). Le contaminazioni dovute al tenore residuo dell’olio, a microorganismi e ai germi hanno enormi conseguenze sulla qualità dei prodotti, sulla sicurezza dei consumatori e sulla fama del marchio.

Serve una protezione efficace dalle penetrazioni di olio nel sistema ad aria compressa e una sicurezza di processo con prodotti sensibili; si tratta dunque di gestire le interazioni. Infatti, solo una volta stabilita l’esatta interazione tra i componenti di trattamento, si garantisce la qualità dell’aria compressa desiderata. Spesso vengono sottovalutate anche le possibili fonti di contaminazione.

Per saperne di più...

Come diventare esperti dell'aria compressa

Quando si tratta del trattamento dell’aria compressa, molti processi sono concatenati tra loro. La giusta sequenza, progettazione e il corretto dimensionamento dei componenti implicati è decisivo per la qualità e per un trattamento efficiente, poiché contribuisce ampiamente alla riduzione dei costi aziendali.

Volete sapere di più sui principi dell’essiccazione dell'aria compressa e sul suo trattamento?

Allora vi suggeriamo di dare uno sguardo alla nostra ampia offerta di corsi formativi. Maggiori informazioni...