Da oltre 100 anni, l’aria compressa è considerata una fonte di alimentazione sicura e affidabile ampiamente utilizzata nell’industria. Denominata anche “quarta utenza”, l’aria compressa viene impiegata da circa il 90% del totale delle aziende di produzione industriale in qualche fase delle rispettive operazioni. A differenza di gas, acqua ed elettricità, che vengono forniti alla sede da un fornitore nel rispetto di rigorose tolleranze e specifiche di qualità, l’aria compressa viene generata in loco dall’utente. La qualità dell’aria compressa e il costo di produzione di questa straordinaria utenza ricade, pertanto, sull’utente stesso.
Il problema dell’aria compressa
Per loro stessa natura, gli impianti ad aria compressa presentano problemi di prestazioni e affidabilità; inoltre, quasi tutti i problemi connessi con l’impianto ad aria compressa e molti di quelli relativi alla qualità di produzione sono da attribuire direttamente ai contaminanti presenti nell’aria compressa.
compressa). Scaricate qui il whitepaper completo.
Fonti di contaminazione dell’aria compressa
Molti utenti dell’aria compressa ignorano che in un impianto ad aria compressa è presente una serie di contaminanti visibili e invisibili che hanno origine da quattro diverse fonti.
Le quattro fonti di contaminazione dell’aria compressa sono:
- L’aria ambiente
- Il compressore d’aria
- Il polmone
- Le tubazioni di distribuzione
1. Aria ambiente
La principale fonte di contaminazione di un impianto ad aria compressa è l’aria ambiente attorno al compressore stesso. In pratica, il compressore d’aria è una sorta di grande ventilatore. Durante il funzionamento, aspira grandi quantità di aria circostante, le comprime e le immette poi in una tubazione. In tal modo, però, agisce come se fosse un grande aspirapolvere, risucchiando anche contaminanti invisibili. Pertanto, quando l’aria ambiente viene compressa, il compressore favorisce, al tempo stesso, anche la concentrazione di contaminanti.
Principali contaminanti presenti nell’aria ambiente:
- Vapore acqueo
- Microrganismi
- Particolato atmosferico
- Vapore d’olio
Altri contaminanti presenti nell’aria ambiente:
I quattro contaminanti evidenziati sono quelli principali delle applicazioni generiche; tuttavia, ve ne sono altri che possono introdursi dalla bocca del compressore e che, in base alle modalità d’uso del compressore d’aria, potrebbero richiedere una certa attenzione. Tra gli altri contaminanti, vi sono:
- Biossido di zolfo (SO2)
- Ossidi di azoto (NO + NO2)
- Monossido di carbonio (CO)
- Anidride carbonica (CO2)
- Vapori generati da agenti pulenti caustici, candeggina, etc.
2. Compressore aria
Durante il processo di compressione e di raffreddamento, il compressore d’aria modifica anche lo stato dei contaminanti gassosi invisibili aspirati, molti dei quali, con il cambio di stato, diventano visibili. Oltre a modificare lo stato dei contaminanti ambientali, il compressore d’aria è anche responsabile dei contaminanti che esso stesso introduce, trasformandosi di fatto nella seconda fonte di contaminazione.
Contaminanti introdotti dal compressore d’aria:
- Olio liquido
- Aerosol d’olio
- Vapore d’olio (da olio per compressori)
- Particelle d’usura
Contaminanti ambientali convertiti dal compressore d’aria:
- Vapore d’olio
- Vapore acqueo
Entrambi i contaminanti gassosi si raffreddano e si condensano trasformandosi in:
- Olio liquido
- Aerosol d’olio
- Acqua allo stato liquido
- Aerosol d’acqua
Pertanto, non appena l’aria fuoriesce dal postrefrigeratore del compressore, indipendentemente dal tipo di compressore utilizzato (lubrificato a olio o privo di olio) l’aria compressa conterrà i seguenti contaminanti:
- Acqua allo stato liquido
- Aerosol d’acqua
- Vapore acqueo (saturo al 100%)
- Olio liquido
- Aerosol d’olio
- Vapore d’olio
- Microrganismi
- Particolato atmosferico e particelle d’usura del compressore
3. Polmone
La terza fonte di contaminazione è il polmone. Installato in un impianto ad aria compressa allo scopo di stoccare l’aria compressa e incrementare l’efficienza e l’affidabilità del compressore, nel polmone si accumulano anche grandi quantità di contaminanti. Tali contaminanti provocano anche reazioni chimiche e ossidazione che, a loro volta, sono causa di ulteriori contaminanti introdotti nell’impianto ad aria compressa.
Contaminanti introdotti dal polmone:
- Ruggine
- Incrostazioni
Il polmone umido (installato prima dell’essiccatore) può ridurre la temperatura dell’aria compressa anche di 5 °C. Questo raffreddamento causa l’ulteriore condensa del vapore acqueo e d’olio, che si trasformano in acqua e olio liquido. La scelta di un polmone umido è dettata spesso da questa ragione, dal momento che può, per l’appunto, assicurare un ulteriore raffreddamento dell’aria compressa laddove la temperatura dell’aria ambiente e dell’aria compressa sia più alta di quanto ci si attenda. Purtroppo, però, favorisce anche la formazione di un ambiente ideale per la rapida proliferazione di microrganismi, soprattutto nella condensa del compressore.
4. Tubazioni di distribuzione
In un impianto ad aria compressa tipico, l’ultima fonte di contaminazione è costituita dalle tubazioni di distribuzione, che trasportano l’aria compressa dal compressore e la distribuiscono in tutto lo stabilimento di produzione. Analogamente a quanto accade con il polmone, le tubazioni di distribuzione non solo favoriscono l’accumulo di contaminanti, ma aggiungono al problema della contaminazione causata da reazioni chimiche e ossidazione quello della ruggine e delle incrostazioni introdotte nell’aria compressa e della proliferazione di microrganismi.
Contaminanti introdotti dalle tubazioni di distribuzione:
- Ruggine
- Incrostazioni
Analogamente a quanto accade con il polmone, anche le tubazioni di distribuzione raffreddano l’aria compressa causando l’ulteriore condensa del vapore acqueo e d’olio, che si trasformano in acqua e olio liquido generando, a loro volta, aerosol d’acqua e d’olio man mano che l’aria aspira il liquido lungo le tubazioni.
Riepilogo sui contaminanti
Per proteggere le apparecchiature e i processi che utilizzano l’aria compressa o i prodotti che entrano a contatto con l’aria compressa, sia direttamente che indirettamente, occorre trattare almeno dieci contaminanti generati da quattro diverse fonti di contaminazione.
Contaminanti che si introducono nell’impianto ad aria compressa
Aria respirabile / aria medicale
Se l’aria compressa viene impiegata per l’aria respirabile, medicale o altre applicazioni critiche, occorre allora tenere in considerazione che nell’aria ambiente possono essere presenti altri contaminanti potenzialmente letali.
Contaminanti pericolosi per le applicazioni con aria respirabile / aria medicale
- Biossido di zolfo (SO2)
- Ossidi di azoto (NO + NO2)
- Monossido di carbonio (CO)
- Anidride carbonica (CO2)
Pertanto, nel caso di applicazioni con aria respirabile / aria medicale / critiche, occorre trattare almeno 15 contaminanti.
Contaminanti che si introducono nell’impianto ad aria compressa (aria respirabile):
Guardate questo video sull’aria compressa e sulle cause:
Aria compressa: un problema in più
Sono in molti a ritenere che le quantità di contaminanti presenti nell’aria ambiente possano considerarsi irrilevanti; tuttavia, quando si parla di contaminazione dell’aria compressa, occorre anche tenere in conto l’effetto della compressione dell’aria sulla contaminazione ambientale, la quantità d’aria che fluisce all’interno dell’impianto ad aria compressa e il tempo di funzionamento del compressore.
Gli effetti di concentrazione della compressione
Durante il funzionamento, il compressore d’aria aspira in modo costante volumi elevati di aria ambiente e, man mano che aumentano la pressione di esercizio e/o la portata, è richiesto un volume di aria ambiente proporzionalmente superiore. A un maggior volume di aria ambiente corrisponde una maggior quantità di contaminanti.
Ad esempio, volendo fare una semplificazione, per generare 1 metro cubo d’aria a una pressione di 7 bar g (8 bar A), sono necessari 8 metri cubi di aria ambiente.
Leggenda
Per essere utilizzata, l’aria compressa accumulata viene riportata alla pressione ambiente; alcuni sono convinti che, in tal modo, i livelli di contaminazione tornino a quelli dell’aria ambiente e che siano, pertanto, irrilevanti. Non è così, purtroppo.
Fatti
Quando l’aria viene compressa, il calore della compressione la rende troppo calda per essere utilizzata; l’aria compressa deve essere quindi portata a una temperatura che ne consenta l’impiego. Gli interrefrigeratori e i postrefrigeratori vengono installati per ridurre la temperatura dell’aria compressa (integrati nel compressore oppure installati esternamente). Man mano che l’aria viene raffreddata, i contaminanti gassosi si condensano trasformandosi in liquidi e, successivamente, in aerosol (goccioline di dimensioni ridotte) nei refrigeratori; purtroppo, però, i separatori di liquidi in dotazione con i refrigeratori non sono in grado di rimuovere il 100% dei liquidi e sono totalmente inefficaci per ridurre la quantità di aerosol. Pertanto, l’aria compressa non trattata è altamente contaminata quando raggiunge il punto di utilizzo.
La tabella qui di seguito offre un esempio di come può essere 1 solo metro cubo di aria compressa contaminata a una pressione di esercizio tipica di 7 bar g (102 psi g).
Quali sono i contaminanti che causano la maggior parte dei problemi?
Si è spesso portati a credere che l’olio introdotto dal compressore causi la maggior parte dei problemi dell’impianto aria compressa. Contrariamente a quello che tutti pensano, l’olio non è affatto un problema enorme.
I contaminanti più problematici sono l’acqua e i microrganismi. La presenza di uno di questi due contaminanti si ripercuote direttamente sull’altro.
L’acqua provoca:
- La proliferazione di microrganismi
- La formazione di ruggine e incrostazioni
- La produzione di condensa d’olio acida nel compressore
L’olio viene spesso considerato il contaminante più prolifico, poiché è visibile quando fuoriesce dai punti di scarico aperti e dalle valvole di scarico. Di solito, ciò che si osserva è la condensa d’olio (olio miscelato con acqua).
Qual è allora l’entità del problema?
La tabella qui di seguito offre un esempio di quanta acqua può introdursi in un impianto ad aria compressa ogni ora e nell’arco di un anno.
L’esempio appena illustrato fa riferimento a un singolo compressore. Se l’impianto ad aria compressa è dotato di compressori di dimensioni maggiori, funziona per periodi di tempo più lunghi, è installato in un Paese con temperature ambiente e/o umidità relativa (o una combinazione di entrambe) elevate, allora il volume di condensa nel sistema aumenta in modo significativo.
Riepilogo
- Sono diversi i contaminanti presenti in un impianto ad aria compressa.
- Generalmente, nella maggior parte delle applicazioni con aria compressa, è necessario trattare 10 contaminanti.
- Anche gli altri contaminanti presenti possono causare problemi (in base all’applicazione).
- La contaminazione è provocata da 4 diverse fonti, e non soltanto dal compressore.
- La compressione dell’aria favorisce la concentrazione dei contaminanti presenti nell’aria ambiente.
- È l’acqua il contaminante più prolifico e problematico, e non l’olio.
- I contaminanti liquidi aumentano in modo significativo in ambienti con temperatura e umidità più elevate.
Questo articolo è stato scritto da Mark White, Applications Manager per il trattamento dell’aria compressa, Parker Gas Separation and Filtration Division EMEA
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Il problema dell’aria compressa
Per loro stessa natura, gli impianti ad aria compressa presentano problemi di prestazioni e affidabilità; inoltre, quasi tutti i problemi connessi con l’impianto ad aria compressa e molti di quelli relativi alla qualità di produzione sono da attribuire direttamente ai contaminanti presenti nell’aria compressa.
Questo passaggio è stato estratto dal whitepaper “Compressed Air Contamination” (Contaminazione dell’aria
compressa). Scaricate qui il whitepaper completo.
Fonti di contaminazione dell’aria compressa
Molti utenti dell’aria compressa ignorano che in un impianto ad aria compressa è presente una serie di contaminanti visibili e invisibili che hanno origine da quattro diverse fonti.
Le quattro fonti di contaminazione dell’aria compressa sono:
L’aria ambiente
Il compressore d’aria
Il polmone
Le tubazioni di distribuzione
1. Aria ambiente
La principale fonte di contaminazione di un impianto ad aria compressa è l’aria ambiente attorno al compressore stesso. In pratica, il compressore d’aria è una sorta di grande ventilatore. Durante il funzionamento, aspira grandi quantità di aria circostante, le comprime e le immette poi in una tubazione. In tal modo, però, agisce come se fosse un grande aspirapolvere, risucchiando anche contaminanti invisibili. Pertanto, quando l’aria ambiente viene compressa, il compressore favorisce, al tempo stesso, anche la concentrazione di contaminanti.
Principali contaminanti presenti nell’aria ambiente:
Vapore acqueo
Microrganismi
Particolato atmosferico
Vapore d’olio
Altri contaminanti presenti nell’aria ambiente:
I quattro contaminanti evidenziati sono quelli principali delle applicazioni generiche; tuttavia, ve ne sono altri che possono introdursi dalla bocca del compressore e che, in base alle modalità d’uso del compressore d’aria, potrebbero richiedere una certa attenzione. Tra gli altri contaminanti, vi sono:
Biossido di zolfo (SO2)
Ossidi di azoto (NO + NO2)
Monossido di carbonio (CO)
Anidride carbonica (CO2)
Vapori generati da agenti pulenti caustici, candeggina, etc.
2. Compressore aria
Durante il processo di compressione e di raffreddamento, il compressore d’aria modifica anche lo stato dei contaminanti gassosi invisibili aspirati, molti dei quali, con il cambio di stato, diventano visibili. Oltre a modificare lo stato dei contaminanti ambientali, il compressore d’aria è anche responsabile dei contaminanti che esso stesso introduce, trasformandosi di fatto nella seconda fonte di contaminazione.
Contaminanti introdotti dal compressore d’aria:
Olio liquido
Aerosol d’olio
Vapore d’olio (da olio per compressori)
Particelle d’usura
Contaminanti ambientali convertiti dal compressore d’aria:
Vapore d’olio
Vapore acqueo
Entrambi i contaminanti gassosi si raffreddano e si condensano trasformandosi in:
Olio liquido
Aerosol d’olio
Acqua allo stato liquido
Aerosol d’acqua
Pertanto, non appena l’aria fuoriesce dal postrefrigeratore del compressore, indipendentemente dal tipo di compressore utilizzato (lubrificato a olio o privo di olio) l’aria compressa conterrà i seguenti contaminanti:
Acqua allo stato liquido
Aerosol d’acqua
Vapore acqueo (saturo al 100%)
Olio liquido
Aerosol d’olio
Vapore d’olio
Microrganismi
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3. Polmone
La terza fonte di contaminazione è il polmone. Installato in un impianto ad aria compressa allo scopo di stoccare l’aria compressa e incrementare l’efficienza e l’affidabilità del compressore, nel polmone si accumulano anche grandi quantità di contaminanti. Tali contaminanti provocano anche reazioni chimiche e ossidazione che, a loro volta, sono causa di ulteriori contaminanti introdotti nell’impianto ad aria compressa.
Contaminanti introdotti dal polmone:
Ruggine
Incrostazioni
Il polmone umido (installato prima dell’essiccatore) può ridurre la temperatura dell’aria compressa anche di 5 °C. Questo raffreddamento causa l’ulteriore condensa del vapore acqueo e d’olio, che si trasformano in acqua e olio liquido. La scelta di un polmone umido è dettata spesso da questa ragione, dal momento che può, per l’appunto, assicurare un ulteriore raffreddamento dell’aria compressa laddove la temperatura dell’aria ambiente e dell’aria compressa sia più alta di quanto ci si attenda. Purtroppo, però, favorisce anche la formazione di un ambiente ideale per la rapida proliferazione di microrganismi, soprattutto nella condensa del compressore.
4. Tubazioni di distribuzione
In un impianto ad aria compressa tipico, l’ultima fonte di contaminazione è costituita dalle tubazioni di distribuzione, che trasportano l’aria compressa dal compressore e la distribuiscono in tutto lo stabilimento di produzione. Analogamente a quanto accade con il polmone, le tubazioni di distribuzione non solo favoriscono l’accumulo di contaminanti, ma aggiungono al problema della contaminazione causata da reazioni chimiche e ossidazione quello della ruggine e delle incrostazioni introdotte nell’aria compressa e della proliferazione di microrganismi.
Contaminanti introdotti dalle tubazioni di distribuzione:
Ruggine
Incrostazioni
Analogamente a quanto accade con il polmone, anche le tubazioni di distribuzione raffreddano l’aria compressa causando l’ulteriore condensa del vapore acqueo e d’olio, che si trasformano in acqua e olio liquido generando, a loro volta, aerosol d’acqua e d’olio man mano che l’aria aspira il liquido lungo le tubazioni.
Riepilogo sui contaminanti
Per proteggere le apparecchiature e i processi che utilizzano l’aria compressa o i prodotti che entrano a contatto con l’aria compressa, sia direttamente che indirettamente, occorre trattare almeno dieci contaminanti generati da quattro diverse fonti di contaminazione.
Contaminanti che si introducono nell’impianto ad aria compressa
Aria respirabile / aria medicale
Se l’aria compressa viene impiegata per l’aria respirabile, medicale o altre applicazioni critiche, occorre allora tenere in considerazione che nell’aria ambiente possono essere presenti altri contaminanti potenzialmente letali.
Contaminanti pericolosi per le applicazioni con aria respirabile / aria medicale
Biossido di zolfo (SO2)
Ossidi di azoto (NO + NO2)
Monossido di carbonio (CO)
Anidride carbonica (CO2)
Pertanto, nel caso di applicazioni con aria respirabile / aria medicale / critiche, occorre trattare almeno 15 contaminanti.
Contaminanti che si introducono nell’impianto ad aria compressa (aria respirabile):
Guardate questo video sull’aria compressa e sulle cause:
Aria compressa: un problema in più
Sono in molti a ritenere che le quantità di contaminanti presenti nell’aria ambiente possano considerarsi irrilevanti; tuttavia, quando si parla di contaminazione dell’aria compressa, occorre anche tenere in conto l’effetto della compressione dell’aria sulla contaminazione ambientale, la quantità d’aria che fluisce all’interno dell’impianto ad aria compressa e il tempo di funzionamento del compressore.
Gli effetti di concentrazione della compressione
Durante il funzionamento, il compressore d’aria aspira in modo costante volumi elevati di aria ambiente e, man mano che aumentano la pressione di esercizio e/o la portata, è richiesto un volume di aria ambiente proporzionalmente superiore. A un maggior volume di aria ambiente corrisponde una maggior quantità di contaminanti.
Ad esempio, volendo fare una semplificazione, per generare 1 metro cubo d’aria a una pressione di 7 bar g (8 bar A), sono necessari 8 metri cubi di aria ambiente.
Leggenda
Per essere utilizzata, l’aria compressa accumulata viene riportata alla pressione ambiente; alcuni sono convinti che, in tal modo, i livelli di contaminazione tornino a quelli dell’aria ambiente e che siano, pertanto, irrilevanti. Non è così, purtroppo.
Fatti
Quando l’aria viene compressa, il calore della compressione la rende troppo calda per essere utilizzata; l’aria compressa deve essere quindi portata a una temperatura che ne consenta l’impiego. Gli interrefrigeratori e i postrefrigeratori vengono installati per ridurre la temperatura dell’aria compressa (integrati nel compressore oppure installati esternamente). Man mano che l’aria viene raffreddata, i contaminanti gassosi si condensano trasformandosi in liquidi e, successivamente, in aerosol (goccioline di dimensioni ridotte) nei refrigeratori; purtroppo, però, i separatori di liquidi in dotazione con i refrigeratori non sono in grado di rimuovere il 100% dei liquidi e sono totalmente inefficaci per ridurre la quantità di aerosol. Pertanto, l’aria compressa non trattata è altamente contaminata quando raggiunge il punto di utilizzo.
La tabella qui di seguito offre un esempio di come può essere 1 solo metro cubo di aria compressa contaminata a una pressione di esercizio tipica di 7 bar g (102 psi g).
Quali sono i contaminanti che causano la maggior parte dei problemi?
Si è spesso portati a credere che l’olio introdotto dal compressore causi la maggior parte dei problemi dell’impianto aria compressa. Contrariamente a quello che tutti pensano, l’olio non è affatto un problema enorme.
I contaminanti più problematici sono l’acqua e i microrganismi. La presenza di uno di questi due contaminanti si ripercuote direttamente sull’altro.
L’acqua provoca:
La proliferazione di microrganismi
La formazione di ruggine e incrostazioni
La produzione di condensa d’olio acida nel compressore
L’olio viene spesso considerato il contaminante più prolifico, poiché è visibile quando fuoriesce dai punti di scarico aperti e dalle valvole di scarico. Di solito, ciò che si osserva è la condensa d’olio (olio miscelato con acqua).
Qual è allora l’entità del problema?
La tabella qui di seguito offre un esempio di quanta acqua può introdursi in un impianto ad aria compressa ogni ora e nell’arco di un anno.
L’esempio appena illustrato fa riferimento a un singolo compressore. Se l’impianto ad aria compressa è dotato di compressori di dimensioni maggiori, funziona per periodi di tempo più lunghi, è installato in un Paese con temperature ambiente e/o umidità relativa (o una combinazione di entrambe) elevate, allora il volume di condensa nel sistema aumenta in modo significativo.
Riepilogo
Sono diversi i contaminanti presenti in un impianto ad aria compressa.
Generalmente, nella maggior parte delle applicazioni con aria compressa, è necessario trattare 10 contaminanti.
Anche gli altri contaminanti presenti possono causare problemi (in base all’applicazione).
La contaminazione è provocata da 4 diverse fonti, e non soltanto dal compressore.
La compressione dell’aria favorisce la concentrazione dei contaminanti presenti nell’aria ambiente.
È l’acqua il contaminante più prolifico e problematico, e non l’olio.
I contaminanti liquidi aumentano in modo significativo in ambienti con temperatura e umidità più elevate.
Il seguente passaggio è stato estratto dal whitepaper “Compressed Air Contamination” (Contaminazione dell’aria compressa) di Mark White. Scaricate qui il whitepaper completo.
Questo articolo è stato scritto da Mark White, Applications Manager per il trattamento dell’aria compressa, Parker Gas Separation and Filtration Division EMEA
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