Tratamento do ar comprimido: um guia completo!

O tratamento do ar comprimido é um processo fundamental, pois o ar nunca chega puro ao compressor – ele pode conter diversas substâncias indesejáveis, como água em forma de gota ou vapor, óleo em forma de gota ou aerossol, poeira, hidrocarbonetos, vírus e bactérias. 

Ao respirarmos, nós aprendemos a lidar com a maioria desses elementos, mas os processos de produção da indústria costumam ser bem menos tolerantes. Afinal, dependendo da área de aplicação do ar comprimido, essas substâncias podem prejudicar muito os resultados da produção. 

Por isso, o primeiro passo para garantir um tratamento adequado é identificar os requisitos de qualidade do ar da sua aplicação e a tecnologia que pode entregá-la.

Se você não contar com o compressor e com os acessórios de tratamento do ar comprimido corretos, a sua operação tende a ser interrompida com frequência e o produto final pode ficar com a qualidade comprometida. 

Outras consequências da falta de tratamento são:

• Altos custos de manutenção.

• Vida útil reduzida e desempenho da ferramenta prejudicado.

• Alta taxa de rejeição de produtos.

• Degradação da tubulação e do vazamento devido à corrosão.

• Queda de pressão no sistema, aumentando o consumo de energia.

• Névoas de óleo inaceitáveis em determinados ambientes de trabalho.

Cada equipamento da rede contribui, a seu modo, para que os padrões de qualidade sejam atendidos. 

A seguir, você encontra um passo a passo completo sobre tratamento de ar comprimido, para aprender a escolher e gerenciar as soluções mais adequadas para o seu caso.

Elemento central do sistema, os compressores participam diretamente do tratamento do ar comprimido quando possuem tecnologia isenta de óleo.

O compressor isento de óleo entrega um ar 100% puro conforme o chamado padrão Classe Zero, estabelecido pela certificação ISO 8573-1. É indicado em aplicações específicas, quando qualquer teor de óleo no produto final é totalmente inaceitável.

Já nos compressores lubrificados, haverá sempre um risco de contaminação em processos críticos.

Muitas empresas cujas operações não demandam um ar totalmente puro preferem adotar compressores isentos de óleo. 

Mas cada caso precisa ser avaliado na ponta do lápis, já que essa tecnologia exige um investimento maior, geralmente compensado com a redução das despesas operacionais de três formas:

• evita dispendiosas substituições de filtros;

• diminui os custos de manutenção e de tratamento de condensados com óleo;

• evita os custos com energia extra necessária para combater a perda de carga nos filtros.

Esses gastos, raramente calculados no momento da aquisição, são muito elevados e contribuem significativamente para o custo total de operação.

Alguns mitos sugerem que os compressores lubrificados, com filtros e outros acessórios, são “tecnicamente livres de óleo” e que a qualidade do ar desses compressores pode ser melhor do que a dos compressores de ar 100% livre de óleo. Isso não faz sentido. 

Para obter uma qualidade de ar aceitável usando compressores com injeção de óleo, é necessário ter dispositivos de resfriamento de ar e vários estágios de remoção de óleo com múltiplos componentes. A falha em algum desses componentes ou a manutenção inadequada pode resultar em contaminação de um processo com óleo.

Ou seja, utilizando compressores com injeção de óleo, sempre haverá um risco de contaminação e a possibilidade de sérias consequências para a empresa.

Todo o ar atmosférico contém vapor de água e, quando ele é comprimido, a concentração de água aumenta. Para evitar problemas e perturbações devido à precipitação de água nos tubos e nos equipamentos conectados, o ar comprimido deve ser seco. Isso ocorre usando um equipamento de resfriamento posterior e secagem.

Para se ter uma ideia, um compressor com pressão de trabalho de 7 bar e capacidade de 200 l/s que comprime o ar a 20°C com uma umidade relativa de 80% libera 10 litros/hora de água na linha de ar comprimido.

A combinação de técnicas e acessórios de secagem para retirar essa água do processo é definida pela temperatura que o ar comprimido será resfriado (ponto de orvalho).

Ao considerar o custo, quanto menor for o ponto de orvalho necessário, maior será o investimento e os custos operacionais para a secagem do ar.

Existem seis técnicas para remover a umidade do ar comprimido: resfriamento mais separação, refrigeração, sobrepressão, membranas, secagem por absorção e adsorção.

O resfriador posterior é um trocador de calor que resfria o ar comprimido quente para precipitar a água, que de outra forma seria condensada no sistema de tubulação. É resfriado a água ou a ar, geralmente equipado com um separador de água com drenagem automática e deve ser colocado próximo ao compressor.

A secagem por refrigeração significa que o ar comprimido é resfriado, o que permite que uma grande quantidade da água condense e se separe. Após o resfriamento e a condensação, o ar comprimido é reaquecido à temperatura ambiente, para que não ocorra condensação na parte externa do sistema de tubulação.

Os secadores por refrigeração são usados para pontos de orvalho entre + 2°C e + 10°C e têm um limite de temperatura mais baixo, que é o ponto de congelamento da água condensada. O equipamento pode ser externo ou já integrado ao compressor.

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A sobrecompressão é talvez o método mais fácil para secar o ar comprimido. Inicialmente o ar é comprimido a uma pressão mais alta do que a pressão de trabalho pretendida, o que significa que a concentração de vapor de água aumenta.

Depois disso, o ar é resfriado e a água é separada como resultado. Finalmente, é permitido que o ar se expanda para a pressão de trabalho requerida e é atingido um PDP mais baixo.

Esse método, no entanto, é adequado apenas para vazões de ar muito pequenas, devido ao seu alto consumo de energia.

A secagem por absorção é um processo químico no qual o vapor de água é ligado ao material de absorção, que pode ser sólido ou líquido. O cloreto de sódio e o ácido sulfúrico são frequentemente usados, o que significa que a possibilidade de corrosão deve ser levada em consideração.

Este método é incomum e envolve alto consumo de materiais absorventes. O ponto de orvalho é reduzido apenas em uma extensão limitada.

O PDP típico que pode ser alcançado é de - 40°C, o que torna esses secadores adequados para fornecer ar muito seco para aplicações mais críticas.

O princípio geral de funcionamento dos secadores por adsorção é simples: o ar úmido flui sobre o material dessecante (como sílica gel, peneiras moleculares, alumina ativada). Isso faz com que o dessecante seja gradualmente saturado com água adsorvida e precise ser regenerado regularmente para recuperar sua capacidade de secagem.

Eles são tipicamente construídos com dois vasos de secagem para esse fim: o primeiro vaso seca o ar comprimido recebido enquanto o segundo está sendo regenerado. 

Quando o ar comprimido é empurrado por secadores tradicionais, os grânulos dessecantes saltam e se decompõem. Isso cria uma poeira fina que pode contaminar o ar e o equipamento posterior. Filtrar esse ar, por outro lado, resulta em custos operacionais mais altos e mais desperdício.

Além disso, essa poeira é prejudicial à saúde e ao meio ambiente, pois circula no ar ambiente quando o dessecante é substituído e pode prejudicar os técnicos de manutenção e a equipe de operação.

Para resolver esses problemas, Atlas Copco criou o CERADES ™, um dessecante sólido estruturado que dura muito mais tempo. Clique aqui para saber mais!

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O secador de membrana é um cilindro que abriga milhares de pequenas fibras ocas de polímeros com um revestimento interno. Essas fibras têm permeação seletiva para a remoção do vapor de água.

À medida que o ar comprimido filtrado e úmido entra no cilindro, o revestimento da membrana permite que o vapor de água atravesse a parede dessa membrana e se acumule entre as fibras, enquanto o ar seco continua através das fibras do cilindro quase na mesma pressão que o ar úmido que entrou.

Em geral, os secadores de membrana são simples de operar, silenciosos durante o funcionamento, sem partes móveis, baixo consumo de energia e requisitos mínimos de serviço (principalmente filtros a montante do secador).

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A maioria dos compressores e secadores era vendida separadamente, mas hoje também existe a opção do compressor com secador integrado. Exige um investimento maior do que comprar os itens separadamente, mas é uma opção mais econômica em termos de espaço e custos de instalação, além de dispensar acessórios extras. Clique aqui para saber mais!

Ao remover contaminantes do fluxo de ar, o filtro certo pode reduzir significativamente os custos operacionais, garantir que até mesmo os mais rigorosos padrões de pureza do ar sejam atendidos e prolongar a vida útil dos sistemas de ar e equipamentos pneumáticos.

Existe uma grande variedade de soluções de filtragem de ar comprimido com diferentes tipos e graus de filtro. Conforme o modelo, eles podem eliminar odores (no caso do filtro de carvão ativado) e reduzir de maneira eficiente o óleo em aerossol, pó molhado e seco, vestígios de silicone e gotas de água na corrente de ar comprimido.

Mesmo em aplicações de alta pressão, tecnologias avançadas podem garantir uma operação mais estável e com mínima redução da pressão de ar, viabilizando também o consumo de energia.

A primeira etapa é descobrir de que tipos de contaminantes você precisa proteger seu sistema e determinar a classe de pureza do ar necessária para sua aplicação.

Para tratar o ar de maneira ideal e protegê-lo de substâncias nocivas, a Atlas Copco oferece uma ampla variedade de filtros, cada um projetado para neutralizar uma ameaça específica.

Filtros coalescentes: cerca de 80% de partículas contaminantes presentes no ar comprimido possuem tamanho inferior a 2 mícrons e, por isso, passam facilmente por filtros convencionais. Os filtros coalescentes promovem a junção dessas partículas e facilitam a filtragem e drenagem de óleo em aerossol, pó molhado e gotas de água.

Filtros de carvão ativado: o carvão ativado possui elevada capacidade de absorção para reduzir os vapores e odores de óleo na corrente de ar comprimido, protegendo o investimento, o equipamento e os processos. 

Filtros sem silicone: além da garantia de isenção de silicone, protegem instrumentos e produtos finais, impedindo que pó seco e molhado, partículas, óleo em aerossol, vapor de óleo e gotas d’água entrem no sistema de ar comprimido.

Filtros de pó seco: evitam que o pó seco, partículas e micro-organismos provenientes de corrosão, sujeira e material de adsorção entrem no fluxo de ar comprimido.

Filtros de alta pressão: proporcionam pureza do ar para aplicações de alta pressão que abrangem uma ampla faixa de pressões (até 350 bar), com estabilidade e segurança. Geralmente utilizados em indústrias de produtos químicos ou de alimentos e bebidas.

Vale destacar que toda a filtragem resulta inevitavelmente em queda de pressão, que é uma perda de energia no sistema de ar comprimido.

Filtros mais finos, com uma estrutura mais apertada, causam uma queda de pressão mais alta e podem entupir mais rapidamente, o que exige substituição mais frequente do filtro e, portanto, custos de manutenção mais altos.

Nesse sentido, é importante que todos esses acessórios sejam capazes de minimizar a perda de carga para evitar o desperdício de energia. Alguns modelos de tratamento do ar comprimido da Atlas Copco podem oferecer até 40% de economia.

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Apenas os filtros de óleo e ar genuínos da Atlas Copco garantem o desempenho e a integridade de seu equipamento. Filtros não originais podem causar quedas de pressão, aumento do consumo de energia ou avarias. 

Finalmente, o material da tubulação da sua rede é outro componente de extrema importância para garantir o fornecimento de ar comprimido de qualidade e um sistema de compressão eficiente.

Isso porque, com o tempo de uso, a estrutura se desgasta e a corrosão, além de gerar uma nova leva de contaminantes do ar, provoca perda de carga e vazamentos que podem deixar a conta de energia até 13% mais cara.

O ideal, portanto, é adotar tubulações em alumínio ou aço inox, que eliminam o risco de corrosão e liberação de particulados.

Não importa quão eficiente seja um compressor, ele produz mais do que apenas ar comprimido. O óleo e a água condensada são subprodutos e representam um grave risco ambiental, sendo por isso que regulamentações se aplicam frequentemente sobre como lidar com eles.

Por isso, após a passagem por filtros e secadores, os condensados do ar comprimido também devem ser tratados. Nossos produtos de tratamento de condensados separam o óleo da água e possibilitam a drenagem de água limpa e o descarte do óleo de forma ecológica.

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