Perché è necessario trattare l’aria compressa prodotta da un compressore?

L’aria atmosferica aspirata da un compressore è una miscela di gas, vapore acqueo e contaminanti solidi: in mancanza di un opportuno sistema di trattamento dell’aria compressa questi inquinanti contaminano le linee dell’aria raggiungendo le apparecchiature.

Il trattamento dell’aria compressa si suddivide principalmente in due macro-aree: essiccazione e filtrazione.

Perché è necessario essiccare l’aria compressa?

Un compressore da 30kW che fornisce circa 100 litri/secondo d'aria a 7 bar(g), produce circa 20 litri/turno di condensa con una temperatura ambiente di 20˚C ed una umidità relativa del 60%.
Nonostante l'acqua contenuta condensa nel radiatore del compressore e separata nel separatore ciclonico integrato, l’aria compressa si considera ancora satura al 100%: senza una corretta essiccazione c’è dunque da aspettarsi di trovare in linea condensa che può causare avarie e interruzioni di produzione, con i conseguenti costi di ripristino.
Nella maggior parte dei casi un essiccatore a ciclo frigorifero è la soluzione migliore per preservare gli impianti e le apparecchiature.


Perché è necessario filtrare l’aria compressa?

L'aria atmosferica contiene impurità come polveri, idrocarburi e acqua che vengono compresse e convogliate nella linea insieme alle eventuali particelle d'olio in caso di utilizzo di compressori lubrificati. Questi inquinanti, interagendo tra di loro, possono generare emulsioni abrasive e corrosive, che a loro volta possono:

  • danneggiare le linee di distribuzione aumentando il rischio di perdite
  • ridurre l'efficienza e la durata dei dispositivi pneumatici
  • deteriorare il prodotto finale
  • limitare l'affidabilità del processo di produzione e tutti i suoi componenti

In qualsiasi rete di distribuzione dell'aria è quindi necessario installare il corretto sistema di filtrazione.


Classi di Purezza – ISO8573-1:2010

L’ISO è un organizzazione non governativa che promuove e coordina i lavori di normazione a livello internazionale: ad esso aderiscono gli istituti normatori nazionali di novanta Paesi ed ha come scopo la promozione della normazione nel mondo, al fine di facilitare gli scambi dei beni e servizi e di sviluppare a livello mondiale la collaborazione nei vari settori.

La normativa che definisce le classi di purezza dell’aria compressa per uso industriale generico è la ISO 8573-1:2010 che può essere così riassunta:

Tabella-Purity-class.jpg

NON è applicabile per applicazioni dove è richiesta aria respirabile o medicale.


Conosci la Classe di Purezza necessaria al tuo impianto? Ecco un utile strumento. http://compressor.atlascopco.com/iso-airpurityclass/#/home


Punto di Rugiada in Pressione (PDP) e umidità relativa (RH): cosa sono?

Contrariamente a quanti molti credono, il punto di rugiada in pressione (PDP) non è una misura diretta della qualità dell'aria compressa ma è solamente la temperatura alla quale il vapore acqueo nell'aria comincerà a condensare in goccioline d'acqua. Un indicatore diretto della reale qualità dell'aria compressa è la sua umidità relativa (RH). L'umidità relativa è la quantità d'acqua effettivamente contenuta nell'aria, espressa in percentuale rispetto al contenuto massimo potenziale prima dell'inizio condensazione.

Esempio: se un volume di aria contiene 25g di condensa e lo stesso volume potrebbe contenerne 50g prima dell'inizio di condensazione, l'umidità relativa dell'aria sarà 50%.

Maggiore è la temperatura dell’aria, maggiore sarà la quantità d'acqua che può contenere. Questo è un fatto molto importante quando si considera la qualità dell'aria compressa ed il dimensionamento degli essiccatori a refrigerazione.

Considerando una temperatura ambientale di 25°C ed utilizzando un essiccatore frigorifero in grado di raggiungere un PDP di 3°C, l'aria compressa ha un RH del 26%. Questo valore definisce direttamente la qualità dell'aria.

Questo significa che fornendo aria compressa con RH del 26% a condizioni ambientali più calde o fredde, si ottiene la medesima qualità che si ha alla temperatura ambiente di 25°C con un PDP di 3°C

RH-26.jpg
Questo grafico mostra la relazione tra PDP e temperatura ambiente con RH = 26%.

Alla temperatura ambiente di 25°C per ottenere RH = 26% è necessario un PDP = 3°C. Tuttavia, in un ambiente a 45°C, per ottenere l'aria stessa qualità dell’aria (RH = 26%) è sufficiente avere un PDP di +20°C.


Essiccatore a refrigerazione: come funziona?

Nell’essiccatore a refrigerazione l’aria compressa viene raffreddata al fine di separare notevoli quantità di acqua sotto forma di condensa. Successivamente l’aria fredda e secca viene riscaldata dal flusso d’aria caldo ed umido che entra nell’essiccatore; questo scambio termico riduce la temperatura dell’aria compressa in ingresso permettendo limitare la capacità di raffreddamento richiesta del circuito refrigerante e di conseguenza la quantità di gas utilizzato.

Il raffreddamento dell’aria compressa avviene tramite un circuito chiuso del gas refrigerante Gli essiccatori frigoriferi sono in grado di raggiungere punti di rugiada in pressione compresi tra +2°C e +10°C con un limite minimo corrispondente al punto di congelamento dell’acqua. L’essiccatore frigorifero può essere un unità sciolta o integrata all’interno del compressore; i vantaggi di quest’ultimo sono rappresentati dall’ingombro ridotto, ridotte cadute di pressione e dall’ottimizzazione delle prestazioni. I moderni essiccatori a refrigerazione sono eco-friendly, utilizzando gas refrigeranti con basso potenziale di riscaldamento globale (GWP).


Qual è la qualità dell'aria realmente richiesta?

In molte applicazioni la necessità è di evitare la corrosione nelle tubazioni, preservare gli strumenti e le attrezzature.

Il grafico sottostante illustra la qualità dell'aria necessaria per evitare la corrosione.

Umidita-relativa.jpg

Fintanto che RH < 50%, non c'è pericolo che si verifichi corrosione.
Sopra il 50% la probabilità che possa iniziare la condensazione inizia, aumentando man mano che ci si avvicina al 100%.
Sopra il 100% oltre alla certezza che vi sarà corrosione il vapore acqueo nell'aria compressa inizia a condensare in goccioline d'acqua, il che significa che ci sarà "acqua libera" sia nelle tubazioni che in tutti gli strumenti e le macchine collegate ad esse.
Ciò significa che quando si dimensiona un essiccatore a refrigerazione, che verrà utilizzato per eliminare la possibilità di corrosione, il fattore importante è garantire che in tutte le condizioni di funzionamento il valore di RH dell'aria compressa rimanga inferiore al 50%. Questo fattore è molto più importante rispetto alla selezione impostando uno specifico PDP, che può o non può fornire la qualità dell'aria necessaria.