Problemas com condensação no ar comprimido

A condensação de água é uma ocorrência natural e um subproduto da compressão de ar. A quantidade de água produzida por um compressor de ar depende em grande medida da condição de entrada, da qualidade do ar ambiente e da pressão.

Em termos mais simples, a temperatura do ar, a humidade, o tamanho do compressor e a pressão necessária determinam a quantidade de água proveniente de uma unidade. Esta humidade afeta todo o sistema, incluindo a tubagem. Uma vez que o ar quente e húmido tem um teor de humidade superior ao do ar frio, é criado vapor de água no compressor.

Esta água pode ser separada utilizando acessórios, incluindo arrefecedores finais, separadores de condensação, secadores por refrigeração e secadores por adsorção. 

Um compressor que funciona com uma pressão 7 bar(e) acima da pressão atmosférica comprime o ar a 7/8 do seu volume, o que também reduz a capacidade do ar de reter o vapor de água em 7/8.

Estes fatores determinam qual a combinação de arrefecedores e secadores adequada.

Para explicar melhor a humidade do ar comprimido, vamos avaliar a temperatura ambiente, o caudal (tamanho do compressor), a pressão de entrada, a temperatura de entrada e o ponto de orvalho sob pressão (PDP).

• Caudal ou tamanho do compressor. As aplicações que requerem caudais (CFM ou l/W) mais elevados produzem maiores níveis de teor de água do sistema.
• Temperatura ambiente/teor de humidade. Os compressores que funcionam com temperaturas ambiente e níveis de humidade mais elevados produzem quantidades maiores de vapor de água no sistema.
• Temperatura do ar de entrada. Quanto maior for a temperatura de entrada num compressor, maior é o teor de água presente no ar comprimido.
• Pressão. Ao contrário do caudal, da temperatura ou da humidade, níveis de pressão elevados geram níveis de humidade baixos. Por exemplo, se espremer bem uma esponja com água, a água é empurrada para fora.
• Ponto de orvalho sob pressão (PDP). O ponto de orvalho sob pressão é uma forma comum de medir o teor de água no ar comprimido. O PDP refere-se à temperatura à qual o ar ou gás fica saturado com água e esta muda para o estado líquido através de condensação. O PDP é também o ponto em que o ar não consegue reter mais vapor de água.

Para minimizar o teor de água no ar comprimido, é necessário um nível de PDP inferior. Isto é importante, uma vez que valores de PDP mais elevados significam quantidades maiores de vapor de água no sistema. O tipo e o tamanho do secador determinam os níveis de PDP e condensação no ar comprimido.

Um ponto de orvalho sob pressão inferior nos sistemas de secagem significa custos com energia mais elevados, uma vez que é necessário mais esforço para remover a humidade. Para manter os custos baixos, é importante evitar a utilização de uma solução de secagem excessivamente potente que vá além das suas necessidades reais. Em vez disso, escolha um sistema de secagem que corresponda aos seus requisitos específicos para manter a eficiência e controlar as despesas.

Ao realizar um teste de ar comprimido, é importante compreender os diferentes tipos de sensor do ponto de orvalho disponíveis:

• Sensores de ponto de orvalho capacitivos: ideais para a monitorização contínua do ponto de orvalho em sistemas de ar comprimido. Medem alterações na capacitância devido aos níveis de humidade, fornecendo dados em tempo real. Isto ajuda a manter condições de secagem ideais e pode resultar em poupanças de energia quando utilizados com controlos adequados do secador.

• Espelho refrigerado: esta tecnologia oferece a medição mais precisa do ponto de orvalho, arrefecendo um espelho até se formar condensação. A temperatura à qual isso ocorre é o ponto de orvalho. No entanto, os dispositivos de espelho refrigerado são dispendiosos e requerem limpeza frequente, um operador com formação e calibração periódica, o que os torna menos adequados para monitorização contínua.

• Indicador de humidade: uma ferramenta económica que muda de cor para indicar os níveis de humidade. Pode ser instalada em qualquer parte do sistema a jusante de um secador de ar. Embora proporcione uma indicação visual rápida do aumento dos níveis de humidade, não é uma ferramenta de medição precisa.

Compreender estas ferramentas pode aumentar significativamente a eficácia do seu processo de teste do ar comprimido.

A condensação no ar comprimido não tratado pode danificar e causar problemas nos sistemas pneumáticos, motores pneumáticos e válvulas. Além disso, quaisquer componentes ou máquinas ligados ao sistema podem ser afetados, resultando numa potencial contaminação do produto final.

Segue-se uma lista que explica mais detalhadamente os efeitos adversos da humidade:

• Corrosão do sistema de tubagens e do equipamento (ou seja, CNC e outras máquinas de fabrico).
• Danos nos controlos pneumáticos, que podem resultar em cortes de funcionamento dispendiosos.
• Ferrugem e maior desgaste do equipamento de produção devido à remoção do lubrificante.
• Problemas de qualidade devido ao risco de descoloração, qualidade reduzida e aderência da tinta.
• Em operações com tempo frio, pode ocorrer congelamento, causando danos às linhas de controlo.
• Manutenção excessiva do compressor de ar e vida útil mais curta do equipamento.

Além disso, a humidade do ar comprimido pode ter muitos efeitos nocivos no ar da estação, no ar dos instrumentos, nas válvulas e nos cilindros, bem como nas ferramentas pneumáticas. Para evitar custos de manutenção desnecessários e excessivos e um potencial tempo de paralisação, recomenda-se que seja proativo. É aconselhável a implementação correta dos passos necessários para manter o ar comprimido seco, limpo e adequado para a sua aplicação.

A seleção do método de secagem adequado para o ar comprimido depende em grande medida dos requisitos específicos necessários para cumprir os padrões de controlo de qualidade para a sua aplicação.

1. Um dos primeiros passos é remover a humidade do ar comprimido no interior do compressor. Isto é importante, uma vez que um separador de humidade ou um arrefecedor final é capaz de remover 40 a 60% da água vaporizada.
2. Depois de o ar comprimido sair do arrefecedor final, permanece saturado com água e pode ter efeitos prejudiciais no sistema geral se não for tratado.
3. Uma vez que o depósito de um compressor de ar é muito mais frio do que o ar comprimido quente que recebe, a utilização de um reservatório de ar pode ajudar a reduzir o teor de água. Deve-se ter em atenção que um depósito húmido recolhe o excesso de humidade e tem de ser drenado diariamente. Isto é importante para evitar a corrosão e o desgaste.
4. Se a sua aplicação necessitar de uma maior remoção de humidade, é necessário introduzir um secador externo ou interno (integrado). 

• Com um secador de ar refrigerado, a temperatura do ar é reduzida para 3 graus Celsius (37 graus Fahrenheit). Este processo faz com que o vapor de água se condense a partir do ar comprimido. Se o ponto de orvalho de um secador refrigerado não for suficiente, deve ser utilizado um secador por adsorção.
• Um secador por adsorção reduz o ponto de orvalho para, pelo menos, -40 graus Celsius, resultando em ar extremamente seco. Esses níveis são essenciais para operações de pintura por spray, impressão e outras aplicações de ferramentas pneumáticas.