R GUIDA AGLI ESSICCATORI
Gli essiccatori sono la vostra linea di difesa più importante contro l'umidità nell'aria compressa e, di conseguenza, contro la corrosione dannosa e microrganismi pericolosi.
La tecnologia giusta è in grado di preservare efficacemente il sistema e i prodotti finali, consentendoti di risparmiare sui costi ed evitare problemi.
Ovviamente sarebbe semplice utilizzare gli essiccatori più efficaci, ovvero quelli che possono aiutare a soddisfare anche i più severi requisiti di qualità dell'aria, per fornire al sistema una protezione ottimale.
Tuttavia, questa non è un'opzione economicamente praticabile perché l’aria purga richiede energia... e l’energia ha un costo elevato. Ciò significa che più si secca l'aria, maggiore è l'energia necessaria e maggiori sono i costi di esercizio. Inoltre, in molti casi, non sarà necessario soddisfare questi standard e un uso limitato degli essiccatori è sufficiente per proteggere il sistema di aria compressa e le apparecchiature.
Ecco perché il tuo obiettivo deve essere quello di trovare l'equilibrio ottimale tra soddisfare i tuoi requisiti di qualità dell'aria e mantenere bassi i costi.
Esaminiamo quindi le opzioni disponibili.
Gli essiccatori a refrigerazione sono il tipo di essiccatore più comune. Sono costituiti da uno scambiatore di calore aria-aria e da uno scambiatore di calore aria-refrigerante. Rimuovono l'umidità dall'aria compressa attraverso la condensa.
Gli essiccatori a refrigerazione possono essere raffreddati ad aria o ad acqua. Raffreddano l'aria calda e umida proveniente dal compressore. Nella prima fase, ciò avviene nello scambiatore di calore aria-aria e nella seconda fase nello scambiatore di calore aria-refrigerante. Man mano che la temperatura diminuisce, l'umidità contenuta nell'aria si condensa e può quindi essere scaricata dall'aria compressa con l'ausilio di uno scarico dell'acqua.
L'aria compressa viene quindi nuovamente riscaldata a circa la temperatura ambiente nello scambiatore di calore aria-aria per abbassare il PDP del flusso in uscita. In questo modo si evita la formazione di condensa sulla parte esterna del sistema di tubazioni. Questo scambio di calore tra l'aria compressa in ingresso e l'aria compressa in uscita riduce anche la temperatura dell'aria compressa in ingresso e, di conseguenza, la capacità di raffreddamento richiesta del circuito del refrigerante.Per essere efficace, l'umidità relativa dell'aria compressa deve essere inferiore al 50%.
Distinguiamo inoltre tra essiccatori a refrigerazione VSD e non ciclici.
Essiccatori non ciclici: Il termine "non ciclico" significa che questi essiccatori azionano continuamente il compressore di refrigerazione e utilizzano una valvola di bypass gas caldo per reindirizzare il refrigerante anche in condizioni di carico inferiore al pieno.
Gli essiccatori non ciclici sono una buona soluzione per le operazioni che mirano a migliorare la qualità dell'aria compressa mantenendo al contempo bassi i costi di investimento. Si tratta di macchine molto semplici e affidabili, dotate di opzioni minime per semplificare sia il design che il funzionamento. In breve, questi essiccatori a refrigerazione presentano il costo iniziale di investimento più basso e forniscono aria compressa secca e pulita.
Gli essiccatori non ciclici sono facili da installare e semplici da utilizzare, il che li rende lo standard in termini di prestazioni, qualità e capacità di fornire i risultati desiderati. Sono idealmente abbinati a qualsiasi compressore d'aria rotativo a vite, mentre è preferibile e consigliata una versione ad alta temperatura per l'uso con compressori a pistone. Come suggerito dal nome, il termine "non ciclico" indica che l'essiccatore funziona in modo continuo, indipendentemente dal carico di aria compressa in ingresso. Pertanto, sono meno efficienti dal punto di vista energetico rispetto ad altre opzioni.
Essiccatori ciclici: A differenza delle versioni non cicliche, gli essiccatori ciclici utilizzano attrezzature aggiuntive, come la massa termica o il regolatore di frequenza, che consentono loro di attivarsi e disattivarsi in base alla richiesta di aria compressa in ingresso nell'essiccatore. Di conseguenza, sono più efficienti dal punto di vista energetico.
Mentre gli essiccatori ciclici sono più costosi da acquistare, la loro maggiore efficienza si traduce in costi del ciclo di vita più bassi, soprattutto per le operazioni con un fabbisogno d'aria variabile. Sono molto affidabili e offrono la comodità di una facile installazione, un ingombro ridotto e un basso livello di rumore.
Essiccatori VSD: Se il fabbisogno di aria è variabile, gli essiccatori che utilizzano l'azionamento a velocità variabile (VSD) offrono i costi di esercizio più bassi e, di conseguenza, anche i costi di proprietà più bassi. In questo caso, la velocità del motore del compressore integrato nell'essiccatore si regola automaticamente in base al fabbisogno di aria, riducendo notevolmente le spese per l'energia.
Suggerimento: I vantaggi degli essiccatori integrati
È possibile scegliere tra un essiccatore integrato nella cofanatura del compressore o un modello autonomo. In tal caso, la versione integrata rappresenta spesso la soluzione migliore. Un essiccatore integrato consente di risparmiare spazio, spesso un bene prezioso nelle sale compressori e nelle officine. Inoltre, riduce i costi di installazione offrendo al contempo una soluzione pratica, silenziosa e di piccole dimensioni per le vostre esigenze di aria compressa. [Casella finale]
La sostanza igroscopica è un materiale che adsorbe l'umidità. Uno dei desiccanti più noti è il gel di silice contenuto nelle piccole buste incluse nella confezione dei prodotti per mantenerli asciutti.Nota anche come materiale igroscopico, la sostanza igroscopica viene utilizzata negli essiccatori per assorbire l'umidità contenuta nell'aria compressa. L'aria scorre sul materiale, ne fuoriesce l'umidità e viene quindi essiccata.
Esistono due tipi principali di sostanza igroscopica. Tradizionalmente, gli essiccatori a sostanza igroscopica hanno utilizzato migliaia di minuscoli granuli per essiccare l'aria. Ora, tuttavia, Atlas Copco ha introdotto Cerades™, un innovativo essiccante strutturato che rende gli essiccatori molto più efficienti e offre molti altri vantaggi. Di seguito sono riportate ulteriori informazioni su Cerades.
Lo scambio di vapore acqueo dall'aria compressa umida nella sostanza igroscopica causa la graduale saturazione del materiale con acqua adsorbita. Di conseguenza, il materiale igroscopico deve essere rigenerato regolarmente per recuperare la sua capacità di essiccazione.
Ecco perché gli essiccatori d'aria ad adsorbimento sono solitamente progettati con una coppia di serbatoi di essiccazione: Il primo essicca l'aria compressa in entrata mentre il secondo viene rigenerato. Una volta completato questo processo, i due serbatoi (denominati anche “torri”) commutano le attività.La sostanza igroscopica può essere rigenerata in quattro modi. Il metodo utilizzato determina il tipo di essiccatore ad adsorbimento. I tipi più efficienti dal punto di vista energetico sono di solito più complessi e quindi generalmente più costosi da acquistare.
Essiccatori ad adsorbimento con aria di purga (“essiccatori con rigenerazione a freddo”): Questi essiccatori sono ideali per portate d'aria più piccole. Il processo di rigenerazione avviene con l'ausilio di aria compressa espansa ("spurgata") e richiede circa il 15-20% della capacità nominale dell'essiccatore a una pressione di esercizio di 7 bar(e).
Essiccatori con rigenerazione a caldo: Questi essiccatori riscaldano l'aria di scarico espansa mediante un riscaldatore dell'aria elettrico, limitando di conseguenza il flusso di scarico all'8% circa. Questo tipo di essiccatori utilizza il 25% di energia in meno rispetto a quelli con rigenerazione a freddo.
Essiccatori con rigenerazione a caldo tramite soffiante: L'aria ambiente viene soffiata su un riscaldatore elettrico e portata a contatto con la sostanza igroscopica umida per rigenerarla. Una piccola parte dell'aria in uscita, pari a circa il 3%, viene quindi utilizzata per raffreddare i granuli riscaldati e per rimuovere il vapore acqueo. In questo modo il consumo di energia è inferiore del 40% rispetto agli essiccatori con rigenerazione a freddo.
Essiccatori con recupero calore di compressione (essiccatori “H.O.C.”): Negli essiccatori CON RIGENERAZIONE A CALDO, la sostanza igroscopica viene rigenerata utilizzando il calore disponibile del compressore. Invece di evacuare il calore dell'aria compressa in un refrigeratore finale, l'aria calda viene utilizzata per rigenerare la sostanza igroscopica. Questo tipo di essiccatore è in grado di fornire un tipico punto di rugiada in pressione di -20°C senza alcuna aggiunta di energia. È inoltre possibile ottenere un PDP inferiore aggiungendo ulteriori riscaldatori.
Come abbiamo imparato, in genere è necessario un essiccatore ad adsorbimento per raggiungere i punti di rugiada in pressione più bassi e soddisfare gli standard di qualità dell'aria più rigorosi.
Durante il funzionamento degli essiccatori ad adsorbimento tradizionali, si presentano alcuni inconvenienti. Ad esempio, contengono migliaia di minuscole granuli di sostanza igroscopica.
Spingere l'aria compressa attraverso questa massa di granuli per essiccare l'aria richiede notevole energia. Inoltre, la sostanza igroscopica può decomporsi, creando una polvere sottile che rappresenta un pericolo per la salute e per l'ambiente. Infine, i granuli in decadimento potrebbero anche portare a una riduzione della qualità dell'aria. Un altro aspetto negativo degli essiccatori a sostanza igroscopica che utilizzano granuli è che richiedono una manutenzione frequente.
Ora, Atlas Copco ha risolto questi inconvenienti con l'introduzione di Cerades™, il primo essiccante solido al mondo.
Gli essiccatori a sostanza igroscopica Cerades consumano meno energia, offrono una migliore qualità dell'aria, richiedono meno manutenzione ed eliminano i rischi per la salute e l'ambiente.
Invece di forzare l'aria compressa attraverso migliaia di granuli, Cerades ne consente il passaggio attraverso tubi strutturati dritti. Poiché l'aria non incontra resistenza, la caduta di pressione è molto più bassa quando si utilizza questo processo e, di conseguenza, è necessaria molta meno energia per azionare l'essiccatore.Ma i costi operativi molto più bassi sono solo uno dei numerosi vantaggi.
Gli essiccatori Cerades eliminano la polvere fine creata negli essiccatori tradizionali quando l'aria compressa forza i granuli della sostanza igroscopica a rimbalzare e, di conseguenza, a decomporre gradualmente. Se la polvere non viene filtrata, può contaminare l'aria e le apparecchiature a valle. La rimozione di queste particelle di polvere comporta costi di esercizio più elevati.
Ma soprattutto, questa polvere rappresenta un pericolo per la salute e per l'ambiente, poiché circola nell'aria ambiente al momento della sostituzione della sostanza igroscopica.
Poiché Cerades si decompone a una velocità molto più bassa, il problema delle polveri non sussiste. Ciò riduce ulteriormente i costi e garantisce agli utenti la purezza dell'aria a norma ISO 8573-1:2010 Classe 2 per le particelle senza ulteriore filtraggio.
Inoltre, l'assenza di cordoni di rimbalzo rende Cerades resistente alle vibrazioni, il che ne consente il montaggio orizzontale e garantisce il funzionamento continuo in applicazioni rigorose, ad esempio nel settore dei trasporti.
Questi essiccatori sono silenziosi, sono facili da azionare, non hanno parti mobili, consumano poca energia e richiedono una manutenzione minima (principalmente filtri a monte dell'essiccatore).
Essi utilizzano un processo denominato “permeazione selettiva” dei componenti del gas contenuti nell’aria. L'essiccatore è composto da un cilindro che alloggia migliaia di minuscole fibre polimeriche cave con un rivestimento interno. Utilizzando la loro permeabilità selettiva, queste fibre rimuovono il vapore acqueo.Ecco come funzionano gli essiccatori a membrana: Man mano che l'aria compressa umida entra nel cilindro, il rivestimento della membrana consente al vapore acqueo di permeare attraverso la parete della membrana e di raccogliersi tra le fibre. Nel frattempo, l'aria secca continua attraverso le fibre nel cilindro a quasi la stessa pressione dell'aria umida in entrata. L'acqua permeata viene scaricata nell'atmosfera all'esterno del cilindro.
La temperatura e l'umidità dell'aria in ingresso definiscono le prestazioni della membrana. Invece di fornire un punto di rugiada fisso all'uscita, offrono un'eliminazione del punto di rugiada. Il loro design è molto semplice e affidabile. Non sono dotati di componenti mobili, il che li rende esenti da manutenzione al 100%. Tuttavia, il consumo medio di scarico di questi tipi di essiccatori è di circa il 12%.
Calcola l'umidità nell'aria
Aftercooler e scarichi
Oltre all'essiccatore, potrebbe essere necessario un refrigeratore finale. Di cosa si stratta?
Un refrigeratore finale è uno scambiatore di calore che raffredda l'aria calda compressa per far precipitare l'acqua che altrimenti condenserebbe nel sistema di tubazioni. I refrigeratori finali raffreddati ad acqua e ad aria sono dotati di un separatore d'acqua con scarico automatico. I refrigeratori finali devono essere posizionati vicino al compressore.
I separatori d'acqua raccolgono circa il 80-90% dell'acqua di condensa. Un valore comune della temperatura dell'aria compressa dopo il passaggio attraverso il refrigeratore finale è di circa 10˚C superiore alla temperatura del refrigerante. Tuttavia, questo può variare a seconda del tipo di refrigeratore. Un refrigeratore finale viene utilizzato praticamente in tutte le installazioni stazionarie.
Tutti i compressori Atlas Copco sono dotati di refrigeratore finale. Tuttavia, gli impianti di produzione con temperature ambiente estremamente elevate potrebbero richiedere un raffreddamento aggiuntivo. I refrigeratori finali aggiuntivi impediscono l'ingresso dell'umidità in eccesso nel sistema dell'aria compressa.
Scarichi sono un'altra parte importante dei sistemi dell'aria compressa. Tuttavia, vengono spesso ignorati, il che può essere un errore molto costoso.
Mentre le altre apparecchiature per il trattamento dell'aria sono in grado di catturare l'umidità nel sistema dell'aria, sono gli scarichi che garantiscono che venga spurgata dal sistema.Gli scarichi possono essere installati in luoghi diversi, dagli essiccatori o refrigeratori finali ai filtri e al punto di utilizzo.
Per proteggere al meglio il sistema, Atlas Copco offre un'ampia gamma di scarichi di alta qualità. Ecco le diverse opzioni:
Scarichi automatici: Questi scarichi eliminano l'acqua che si raccoglie nel punto più basso del sistema dell'aria compressa. Oltre a svolgere il lavoro automaticamente, il design brevettato garantisce anche una manutenzione minima.
Scarichi con temporizzatore: Questi scarichi rimuovono la condensa utilizzando un'elettrovalvola in combinazione con un temporizzatore elettronico. Consentono agli operatori di preselezionare la fasatura e la durata dei cicli di scarico. Ciò riduce al minimo le perdite di aria compressa. Gli scarichi temporizzati rappresentano una soluzione economica, compatta, facile da installare e completamente automatica.
Scarichi elettronici: Una funzione di scarico intelligente monitora l'accumulo di condensa e la rimuove solo quando necessario. In questo modo si evitano inutili perdite di aria compressa.
È possibile utilizzare la sovra-compressione?
La sovra-compressione può essere il metodo più semplice per essiccare l'aria compressa. Si tratta di un processo in cui l'aria viene prima compressa a una pressione più elevata rispetto alla pressione di esercizio prevista. Di conseguenza, la concentrazione del vapore acqueo aumenta.
L'aria viene quindi raffreddata e, di conseguenza, l'acqua viene separata. Infine, l'aria viene lasciata espandere fino alla pressione di esercizio, con conseguente riduzione del PDP.
Quindi la sovra-compressione è adatta a voi? Dipende. Poiché questo processo consuma molta energia, è adatto solo per portate d'aria molto ridotte prima che i costi diventino proibitivi.
Come smaltire la condensa in modo corretto
Se si utilizzano compressori ad iniezione d’olio, la condensa includerà tracce di olio. In tal caso, è necessario essere a conoscenza di come smaltire correttamente la condensa in modo responsabile e non violare le leggi ambientali.
Le minuscole particelle di olio nella condensa non sono visibili ad occhio nudo. Ancora (o piuttosto, a causa di quello) richiedono lo smaltimento adeguato. Un'operazione errata danneggerebbe l'ambiente e potrebbe comportare multe e perdita di reputazione.
In Italia il trattamento delle acque reflue industriali è normato dal “Testo Unico Ambiente D.L. 152/2006” e la sua violazione può comportare pesanti sanzioni, sia amministrative che penali come previsto nella Parte Terza -Titolo V, Capo I – Sanzioni amministrative all’art. 133 e al Capo II – Sanzioni penali all’art. 137
Un'azienda può essere multata fino a 30.000 € in caso di sanzioni amministrative ma in caso di sanzione penale si può arrivare a 52.000€ e l’arresto da tre mesi a tre anni.
Controllate il vostro impianto di aria compressa: noterete che compressori, filtri, essiccatori frigoriferi e serbatoi presentano scarichi di condensa. Assicuratevi che questi vengano tutti convogliati ad un separatore acqua-olio o al vostro impianto di trattamento.
Se vanno direttamente ad uno scarico sul pavimento o semplicemente in un contenitore di plastica standard, questo dovrebbe mettervi in allarme. I separatori olio/acqua sono estremamente facili da installare. È necessario tenere presente che, anche con l'attrezzatura corretta in uso, esistono diverse normative per lo smaltimento della condensa e che le norme possono variare da regione a regione.
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