Persluchtbehandeling

Het energiemedium lucht is weliswaar wereldwijd nagenoeg onbeperkt beschikbaar, de kwaliteit is echter niet overal gelijk. De lucht verschilt in de verschillende klimaatzones sterk vanwege verschillende belastingen door emissies van verkeer, industrie, landbouw en door andere invloeden. Hiermee moet bij de persluchtbehandeling rekening worden gehouden. Met de juiste persluchtbehandeling kunnen uitval- en stilstandtijden van machines duidelijk worden verlaagd. Niet alleen de machines vereisen droge en schone perslucht. Als procesmedium moet perslucht technische voorwaarden vervullen en adequaat worden geconditioneerd. Daarom wordt de kwaliteit van de perslucht afgestemd op de betreffende eisen. .

Verschillende processen bij persluchtbehandeling

In de norm ISO8573-1 is het toelaatbare gehalte aan vuile stoffen per kubieke meter perslucht vastgelegd. Vaste stofdeeltjes, water en olie worden genoemd als de 3 primaire vuile stoffen.

3 kengetallen geven telkens de bijhorende kwaliteitsklasse volgens ISO 8573-1 aan.

In die zin werken verscheidene processen bij persluchtbehandeling met elkaar. Speciale aandacht gaat ook uit naar de belasting door kiemen en bacteriën. In de DIN-ISO norm 8573-1 zijn echter geen grenswaarden voor kiemen/micro-organismen vastgelegd.

Meer over het thema persluchtkwaliteit volgens ISO 8573-1 hier...

Deeltjesconcentratie

Bij het genereren van perslucht wordt omgevingslucht aangezogen en gecomprimeerd door een compressor. Daardoor belanden ook stof, vocht, olie, aerosolen en microbiologische bestanddelen in proportioneel gecomprimeerde aandelen in de perslucht.

Met geschikte filters kan trapsgewijs de juiste deeltjesconcentratie worden bereikt.


Luchtvochtigheid

Water is de meest problematische van alle verontreinigingen in perslucht. Water leidt niet alleen tot schade door corrosie, maar bevordert ook de groei van micro-organismen, die schadelijk zijn voor personeel en die producten en processen kunnen contamineren.

Met geschikte drogers kan de vereiste graad aan luchtvochtigheid worden gegenereerd.


Restoliedampgehalte

Omgevingslucht bevat olie in gasvormige toestand (oliedamp). Typische waarden voor de contaminatie liggen tussen 0,05 mg/m³ en 0,5 mg/m³. In dicht bebouwde, stedelijke of industriële omgevingen kan het gehalte echter hoger zijn.

Het restoliedampgehalte kan worden verminderd en bewaakt door geschikte apparatuur.


Bacterievrij

Persluchtsystemen bevatten grote hoeveelheden microbiologische verontreinigingen, en warme, vochtige systemen vormen een ideale groeiomgeving daarvoor.

Maar ook kiemen en micro-organismen kunnen door behandelingstechniek voor perslucht zoals steriele filters of katalysetechniek blijvend uit de perslucht worden verwijderd.


Verontreinigingen in de lucht

Met het blote oog nauwelijks te herkennen: pollen, kiemen, stofdeeltjes, vezels, olie-aerosolen en zware metalen zoals lood en cadmium. De verontreinigingen in de omgevingslucht kunnen de werking van het persluchtnet, de kwaliteit van de producten en zelfs de gezondheid van de verbruikers negatief beïnvloeden.

De compressor comprimeert de aangezogen omgevingslucht tot het benodigde drukniveau. Door het comprimeren van de omgevingslucht worden echter ook de verontreinigingen gecomprimeerd. Zonder een adequate behandeling zouden de verontreinigingen ongehinderd binnendringen in het persluchtnet, en afhankelijk van het productieproces ook in het eindproduct. Daarom is persluchtbehandeling ook van belang voor proceszekerheid.

Persluchtfiltratie

Op het gebied van persluchtfilters komt men de meest uiteenlopende begrippen tegen. De namen zijn deels specifiek voor een fabrikant, deels zijn ze gewoon ingeburgerd geraakt of is het vakjargon. In wat volgt leggen wij enkele vaak opduikende begrippen voor verschillende filtertypen uit.

Waterafscheider / Cycloonafscheider

De waterafscheider is geen filter in de eigenlijke zin, maar zoals de naam al zegt een afscheider. Deze vervoert grote hoeveelheden vloeistof in de perslucht af en scheidt het water door middel van zwaartekracht en centrifugale kracht.

Met andere woorden, waterafscheiders halen dus grote hoeveelheden vloeistoffen uit het systeem en ontlasten hiermee drogers verder in de persluchtinstallatie. Deze vloeistof wordt condensaat genoemd en moet als zodanig worden gezuiverd (Condensaattechniek).

Natte filtratie / Coalescentiefilters

De meest ingezette coalescentiefilters combineren intern verschillende filtratietechnieken om optimale resultaten te bereiken. Vaak worden hier filtervliezen met verscheidene materiaaleigenschappen samen met bepaalde productieprocessen (plisseren, wikkelen…) ingezet. Zo proberen de afzonderlijke fabrikanten om in één huis zowel stofdeeltjes als vloeistof- en oliedruppels en aerosolen af te zonderen. Hoe dit precies in zijn werk gaat, wordt hieronder voorgesteld.

Oppervlaktefiltratie

Stofdeeltjes die groter zijn dan de afstand tussen de vezels van het filtervlies, worden direct tussen deze vezels tegengehouden, dus zoals bij een zeef onderschept. Aangezien dit meestal gebeurt aan het oppervlak, spreekt men vaak ook van oppervlaktefiltratie.


Dieptefiltratie

Bij de dieptefiltratie, de zogenaamde trommelafscheiding, dringen vaste stofdeeltjes en aerosolen in het filterbed. Daar stoten ze op vele fijne vezels, verliezen daarbij kinetische energie, worden alsmaar langzamer en blijven uiteindelijk hechten aan de vezels.


Brownse beweging

Extreem kleine aerosolen collideren door de moleculaire Brownse beweging met de vezels, en trekken in stromingsrichting van de perslucht langs de buitenwand van de vezels. Ze vormen aan de vertakkingen grotere druppeltjes en stromen weg naar een verzamelreservoir, waar ze als persluchtcondensaat moeten worden afgeleid.


Trapsgewijze filtratie

Ter verbetering van het resultaat na de filtratie kunnen ook meerdere partikelfilters na elkaar worden gegroepeerd. Het grovere filter moet altijd vóór het fijnere filter worden geïnstalleerd. Dit procedé wordt ook wel trapsgewijze filtratie genoemd, aangezien men stap voor stap de gewenste kwaliteit filtert. BEKO TECHNOLOGIES biedt coalescentiefilters in 3 trappen aan:

. Olie-aerosolen - Partikels .
Filtratiegraad Olieaerosol
filtratiepercentage
Ingangs hoeveelheden Uitgangs hoeveelheden - Stoffiltratie Stofdeeltjes
grootte
Klasse volgens ISO 8573-1
Grof filter C 84,00 % 30 mg/m³ <=5 mg/m³ - 99,00 % 2,0 -5,0 µm 4. - 4.
Fijnfilter F 99,50 % 10 mg/m³ 0,05 mg/m³ - 99,83 % 0,5 -2,0 µm 2. - 2.
Superfijnfilter S 99,95 % 10 mg/m³ 0,005 mg/m³ - 99,98 % 0,1 -0,5 µm 1. - 2.*

* Om de klasse 1.-.1 te bereiken is in de regel een aanvullend aktiefkool - en stoffilter noodzakelijk, aangezien coalescentiefilters geen oliedampen kunnen tegenhouden.

Coalescentiefilters en restoliegehalte

Bij persluchtfilters in het algemeen spreekt men van zogenaamde coalescentiefilters. Zoals de naam al zegt ‘versmelten’ in zo’n filter kleinere druppeltjes tot grotere druppels. Hierdoor wordt de afscheidingscapaciteit van een filter verbeterd.

Oliedamp bijvoorbeeld is aanwezig in een zodanig ‘kleine’ vorm, dat er geen coalescentie kan plaatsvinden.  De oliedamp stroomt ongehinderd door het filter. In ISO 8573-1 wordt rekening gehouden met alle oliebestanddelen, dus vloeibaar, aerosolen en damp. De kwaliteitsklasse 1 kan alleen met een coalescentiefilter niet worden bereikt.

Een geschikte methode is adsorptie of alternatief een katalytische behandeling. Zie olievrije perslucht…

Vocht in de perslucht

Het aandeel waterdamp in de lucht wordt luchtvochtigheid genoemd. Bij dezelfde omgevingstemperatuur kan de luchtvochtigheid verschillend zijn (woestijnklimaat, tropisch klimaat). Bij een bepaalde temperatuur kan een luchtvolume slechts een beperkte hoeveelheid waterdamp bevatten. Men maakt daarbij een onderscheid tussen maximale, absolute en relatieve vochtigheid.

Het drukdauwpunt is de temperatuur waarbij een onder druk staande kubieke meter tot 100 procent met waterdamp is verzadigd. Als de perslucht dan afkoelt onder deze temperatuur, vormt zich condensaat.  Hoewel het dauwpunt wordt uitgedrukt als temperatuurwaarde, komt dit niet overeen met de daadwerkelijke luchttemperatuur. Perslucht met een temperatuur van 35 °C kan bijv. een drukdauwpunt van -40 °C bezitten.

Voor de toepassingen waarbij restvocht in de perslucht een kwaliteitscriterium inhoudt, is het drukdauwpunt een belangrijke parameter.

  • Een te hoge luchtvochtigheid verslechtert de kwaliteit van het lakwerk, bijv. door de insluiting van blazen
  • Water aantrekkende, hygroscopische producten zoals bijv. poeder, specerijen, zout en ook suiker gaan tijdens het productieproces vastkleven.
  • Vocht in de perslucht leidt in onbeschermde, koude omgevingen bijvoorbeeld tot ijsafzetting op regelkleppen en corrosie bij persluchtapparaten.

Procedures voor persluchtdroging

Tal van gebruikers zijn zich er niet van bewust hoeveel water door de inzet van een persluchtsysteem kan worden gegenereerd. Grote hoeveelheden vochtige atmosferische lucht worden in de compressor gecomprimeerd en treden uit als perslucht, die 100 procent met waterdamp is verzadigd. Aangezien de perslucht wordt opgeslagen in het persluchtreservoir en zich dan beweegt in het leidingwerk, koelt deze af en condenseert de waterdamp tot vloeibaar water, dat op zijn beurt ook aerosolen of waternevel vormt. De installatie van waterafscheiders reduceert het vloeibare water in de persluchtstroom, en coalescentiefilters reduceren de aerosolen van het water, maar alleen filtratie voor de waterreductie volstaat eenvoudigweg niet. Wanneer er alleen waterafscheiders zijn geïnstalleerd, dan is de best mogelijke kwalificatie volgens ISO8573-1 klasse 6 voor water.

Om de waterdamp te verminderen wordt een droger ingezet. Daarvoor zijn drie processen geschikt gebleken – koeldrogers, membraandrogers en adsorptiedrogers. De selectiecriteria zijn daarbij het DDP, de flow, de toepassing en de gewenste persluchtkwaliteit conform de vereiste klasse, en de rentabiliteit van het systeem en de daarmee gepaard gaande kosten.

Procedé Koeldroger Membraandrogerr Adsorptiedroger
Drukdauwpunt Drukdauwpunten liggen tussen +3 en +10°C Drukdauwpunten liggen tussen +10 en -40°C Drukdauwpunten liggen tussen -20 en -70°C
Flow ca. 20 tot 17.600 m³/h ca. 20 tot 2,250 l/min ca. 10 tot 100,000 m³/h
Functioneel principe Compressor en warmtewisselaar met condensatieprincipe Het vocht wordt via de spoellucht afgeleid naar de omgeving Het vocht wordt via een droogmiddel geadsorbeerd
Opmerking Niet geschikt voor omgevingstemperaturen onder het vriespunt Eindpuntdroger, ook inzetbaar voor persluchtverdeling bij kans op vorst Zeer grote bandbreedte van mogelijke drukdauwpunten en hoge flows.

Koeldrogers worden, na een adequate waterafscheiding en condensaatafvoer, meestal ingezet aan het begin van het persluchtsysteem. Membraandrogers worden vaak geïnstalleerd in de buurt van de toepassing, dus het ontneempunt. Deze worden vaak ingezet als aanvulling tot de koeldroger, als zogenaamde eindpuntdroger voor kleinere flows. Adsorptiedrogers worden afhankelijk van de toepassing ingezet aan het begin van het persluchtsysteem of in de buurt van de toepassing, en zijn geschikt voor zeer grote flows.

Wist u dit al? Drukdauwpunt en lekkages

Het drukdauwpunt (DDP) is een belangrijke karakteristiek en kwaliteitscriterium bij de persluchtbehandeling. Normale omgevingslucht met een atmosferische druk van 1 bar kan aanzienlijk meer vocht opnemen dan gecomprimeerde lucht. Het drukdauwpunt stijgt met de toenemende systeemdruk, en omgekeerd.

Als uw persluchtsysteem lekkages vertoont, dan wordt het DDP slechter. De door hoogwaardige droogprocessen gegenereerde kwaliteit wordt dan weer verlaagd. Lekkages lokaliseren en elimineren wordt in dit opzicht naast economische aspecten ook relevant voor de proceszekerheid.

Meer ontdekken…

Restoliegehalte en kiemen in de perslucht

In vele productievestigingen komt perslucht direct of indirect in aanraking met productie-installaties, producten of verpakkingsmaterialen (met name in de levensmiddelen-, dranken-, farmaceutische en elektronica industrie). Contaminaties door restoliegehalte, micro-organismen en kiemen hebben dan aanzienlijke gevolgen voor de productkwaliteit, de veiligheid van consumenten en de goede naam van een merk.

Werkzame bescherming tegen sporen van olie in het persluchtsysteem en proceszekerheid bij de inzet van gevoelige producten – daarbij komt alles aan op de wisselwerkingen. Pas als het samenspel van verschillende componenten voor de behandeling nauwkeurig is afgestemd, is de gewenste persluchtkwaliteit gegarandeerd. Vaak worden de mogelijke bronnen van verontreinigingen onderschat.

Hier ontdekt u meer...

Uw weg naar de persluchtexpert

Bij de persluchtbehandeling grijpen verschillende processen in elkaar. De juiste volgorde, het ontwerp en de dimensionering van de betrokken componenten is doorslaggevend voor de kwaliteit, en een efficiënte behandeling draagt aanzienlijk bij aan een verlaging van de operationele kosten.

U wilt meer weten over grondslagen van de perslucht en de behandeling daarvan?

Dan raden wij u ons uitgebreide aanbod aan scholingen aan. Meer informatie vindt u hier...