Problemas com condensação de ar comprimido

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

Em termos mais simples, a temperatura do ar, a umidade, o tamanho do compressor e a pressão necessária determinam a quantidade de água que sai de uma unidade. Essa umidade afeta todo o sistema, incluindo a tubulação. Como o ar quente e úmido tem um teor de umidade maior que o ar frio, o vapor de água é criado dentro do compressor.

Considere um compressor de ar de parafuso rotativo de 55 kW (75 HP) operando em uma sala com temperatura ambiente de 24 °C (75 °F) e 75% de umidade relativa. Essas condições produzirão 280 litros (75 galões) de água por dia. Para neutralizar isso, o processo de remoção de umidade dentro de um sistema de ar comprimido é ilustrado abaixo. 

Esta água pode ser separada usando acessórios, incluindo resfriadores posteriores, separadores de condensação, secadores de refrigeração e secadores por adsorção. 

Um compressor trabalhando com sobrepressão de 7 bar(e) comprime o ar a 7/8 do seu volume. Isso também reduz a capacidade do ar de reter vapor de água em 7/8.

A quantidade de água liberada é considerável. O exemplo a seguir ilustra melhor esse ponto. Um compressor de 100 kW aspirando no ar a 20 °C e 60% de umidade relativa libera cerca de 85 litros de água em 8 horas. Consequentemente, a quantidade de água que será separada depende da área de aplicação do ar comprimido. Esses fatores determinam qual combinação de resfriadores e secadores é adequada.

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

Vazão ou tamanho do compressor. As aplicações que exigem vazões mais altas (CFM ou l/w) produzirão níveis mais altos de teor de água no sistema.

Temperatura ambiente/teor de umidade. Os compressores que operam em temperaturas ambientes e níveis de umidade mais altas produzem quantidades maiores de vapor de água dentro do sistema.

Temperatura de entrada. Quanto maior a temperatura de entrada entrando em um compressor, mais teor de água está presente no ar comprimido.

Pressão. Ao contrário do fluxo, temperatura ou umidade, altos níveis de pressão geram baixos níveis de umidade. Por exemplo, se você espremer uma esponja cheia de água com força, a água será empurrada para fora.

Ponto de orvalho sob pressão (PDP). O ponto de orvalho sob pressão é uma maneira comum de medir o teor de água no ar comprimido. PDP refere-se à temperatura na qual o ar ou gás está saturado com água e começa a se transformar em estado líquido através da condensação. O PDP também é 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 mais baixo. Isso é importante, pois valores mais altos de PDP referem-se a maiores quantidades de vapor de água no sistema. O tipo e o tamanho do secador determinam os níveis de PDP e condensação no ar comprimido.

A condensação de ar comprimido não tratada pode danificar e causar problemas em sistemas pneumáticos, motores pneumáticos e válvulas. Além disso, quaisquer componentes ou máquinas conectadas ao sistema podem sofrer impactos, resultando em possível contaminação do produto final.

Aqui está uma lista que explica mais detalhadamente os efeitos adversos da umidade:

●     Corrosão do sistema de tubulação e equipamentos (ou seja, CNC e outras máquinas de produção)

●     Danos nos controles pneumáticos que podem resultar em paradas dispendiosas

●     Ferrugem e aumento do desgaste dos equipamentos de produção devido à água lavar e remover o lubrificante

●     Problemas de qualidade devido ao risco de descoloração, menor qualidade e aderência da tinta

●     Em operações em clima frio, pode ocorrer congelamento, causando danos às linhas de controle

●     Manutenção excessiva do compressor de ar e menor vida útil do equipamento

Além disso, a umidade no sistema de ar comprimido pode ter muitos efeitos nocivos no ar da fábrica, no ar de instrumentos, nas válvulas e nos cilindros, bem como nas ferramentas pneumáticas. Para evitar custos de manutenção excessivos e desnecessários e o potencial desligamento da produção, recomenda-se ser proativo. Implementar adequadamente as etapas necessárias para manter o ar comprimido seco, limpo e adequado para sua aplicação é altamente recomendado.

A seleção do método de secagem adequado para ar comprimido depende em grande parte dos requisitos específicos necessários para atender aos padrões de controle de qualidade de sua aplicação.

Um dos primeiros passos para remover a umidade do ar comprimido dentro do compressor. Isso é importante, pois um separador de umidade ou resfriador posterior é capaz de remover de 40 a 60% da água vaporizada.

Depois que o ar comprimido sair do resfriador posterior, ele continua saturado com água e pode ter efeitos danosos no sistema como um todo se não for tratado.

Como o tanque de um compressor de ar é muito mais frio do que o ar comprimido quente que entra, a utilização de um reservatório de ar pode ajudar a reduzir o teor de água. É importante ter em mente que um tanque úmido coleta o excesso de umidade e precisa ser drenado diariamente. Isso é importante para evitar corrosão e desgaste.

Se a sua aplicação exigir maior remoção de umidade, é necessário introduzir um secador externo ou interno (integrado). Dependendo do ponto de orvalho desejado, as duas opções de secadores são secadores de ar por refrigeração e por adsorção. 

Com um secador de ar por refrigeração, a temperatura do ar é reduzida para três graus Celsius (37 graus Fahrenheit). Esse processo faz com que o vapor de água condense do ar comprimido. Se o ponto de orvalho de um secador por refrigeração não for suficiente, um secador de ar por adsorção deve ser usado.

Um secador por adsorção, o ponto de orvalho é reduzido a pelo menos -40 graus de Celsius, resultando em um ar totalmente seco. Esses níveis são essenciais em operações de pintura com spray, impressão e outras aplicações de ferramentas pneumáticas.