Condensa nelle tubazioni dell’aria compressa: come evitare danni ai macchinari e alla produzione

Perdite di acqua e formazione di vapore acqueo eccessivo sono campanelli di allarme che non possono essere ignorati quando si possiede un impianto di distribuzione di aria compressa in azienda.
Questo fenomeno, piuttosto comune, può compromettere la durata dell’impianto causando danni alle tubazioni e alle attrezzature.

Vediamo insieme come gestire la presenza di umidità in un impianto di questo tipo in modo tale da evitare rischi.

 

Cosa causa acqua e condensa in un impianto ad aria compressa?

Iniziamo ricordando che: la condensazione dell’acqua è un fenomeno naturale e la condensa è un sottoprodotto della compressione dell’aria.

La quantità di acqua prodotto da un compressore d’aria dipende dai seguenti fattori:

• qualità dell’aria presente nell’ambiente
• pressione
• modalità di ingresso dell’acqua

La quantità di acqua che entra nelle tubazioni dell’impianto ad aria compressa dipende dalla temperatura e dal livello di umidità, dalle dimensioni del compressore e dalla pressione che questo richiede.
Per definizione l’aria calda e umida contiene più umidità di quella fredda ed è proprio per questo che si forma acqua, ad esempio: un compressore rotativo a vide da 75 CV che si trova in un ambiente dove è presente una temperatura di 24°C e un livello di umidità del 75% produce circa 280 litri di acqua ogni giorno.

Per risolvere il problema, e ripristinare una condizione di equilibrio, è necessario rimuovere l’umidità nel sistema dell’aria compressa sfruttando: essiccatori ad assorbimento o a refrigerazione, separatori di condensa o refrigeratori.

Non esiste una quantità d’acqua esatta da eliminare: questo valore dipende dalla destinazione d’uso dell’aria compressa.
La scelta della combinazione di essiccatori e refrigeratori da utilizzare per ridurre la quantità d’acqua prodotta e quindi la formazione di condensa dipende da una serie di fattori che ora andremo ad analizzare.

 

Come scegliere gli essiccatori ed i refrigeratori per il tuo impianto ad aria compressa

Essiccatori e refrigeratori vengono scelti e combinati tra loro in base ai seguenti fattori: portata o dimensioni del compressore, temperatura dell’ambiente e di ingresso, pressione all’entrata e PDP (ovvero il punto di rugiada in pressione):

1. pressione: quando la pressione è alta il livello di umidità prodotto è minore;
2. PDP: questo parametro viene utilizzato per misurare la quantità di acqua nell’aria compressa. Con il punto di rugiada in pressione ci riferiamo alla temperatura alla quale gas ed aria sono pieni di acqua e per questo si trasformano in condensa;
3. temperatura ambiente e temperatura di ingresso: quando i compressori si trovano in ambienti caratterizzati da alte temperature e umidità producono quantità maggiori di vapore acqueo nel sistema. Inoltre: più alta è la temperatura di ingresso in un compressore, maggiore sarà l’acqua presente nell’aria compressa;
4. portata o dimensioni del compressore: quando il sistema di aria compressa è destinato ad essere utilizzato in contesti che richiedono portate elevate la quantità di acqua prodotte sono maggiori.

La quantità di acqua presente nell’aria compressa si riduce con un livello basso di PDP: un punto di rugiada elevato è indice di maggiore vapore acque nel sistema. La grandezza dell’essiccatore influenza sia il livello di condensa presente nell’aria compressa che il PDP.

Normativa ISO 8573-1: un approfondimento sui PDP e le classi di aria compressa

Quando si ha un punto di rugiada in pressione basso nei sistemi di essiccazione i costi energetici aumentano: in queste condizioni infatti per eliminare l’umidità è necessario uno sforzo maggiore.
Per ridurre, e mantenere bassi, i costi è necessario evitare soluzioni che prevedono sistemi di essiccazione più potenti rispetto alle reali necessità dell’impianto.

L’ottimizzazione dei costi è dunque un traguardo raggiungibile solo evitando soluzioni sovradimensionate.

→ Leggi la nostra news su come scegliere il dimensionamento delle tubazioni di un sistema ad aria compressa

 

Tecniche di misurazione del punto di rugiada e dell’umidità

In sede di test dell’aria compressa umidità e punto di rugiada vengono misurati sulla base dei seguenti sensori:

• SPECCHIO REFRIGERATO: questo strumento garantisce le misurazioni più accurate. I valori vengono stabiliti raffreddando uno specchio fino a quando non si forma la condensa: il punto di rugiada corrisponde al valore della temperatura alla quale il fenomeno si verifica. Tra gli svantaggi di questa soluzione abbiamo: costi di acquisto e manutenzione elevati, presenza di un operatore qualificato per eseguire le operazioni di calibratura periodica;
• INDICATORE DI UMIDITÀ: è lo strumento più economico e più facile da installare. Ad ogni livello di umidità corrisponde un colore differente, tuttavia questo tipo di misurazione non è molto precisa;
• SENSORI CAPACITIVI DEL PUNTO DI RUGIADA: sono la soluzione ideale per eseguire un monitoraggio continuo. Questa tipologia di strumento consente di misurare le variazioni di capacità determinate dai vari livelli di umidità, fornendo un valore in tempo reale. I sensori capacitivi permettono di mantenere condizioni di essiccazione ottimali, contribuendo al risparmio energetico.

 

In che modo la condensa nell’aria compressa può danneggiare un sistema?

La presenza di umidità non trattata nell’aria compressa può compromettere seriamente il corretto funzionamento di impianti e componenti pneumatici.

Motori, valvole, macchinari collegati e l’intero processo produttivo possono subire danni o contaminazioni, con possibili ripercussioni sulla qualità del prodotto finale.

Tra gli effetti negativi dell’umidità abbiamo:

• corrosione delle tubazioni e delle apparecchiature, incluse macchine utensili e sistemi di produzione;
• malfunzionamenti dei dispositivi pneumatici, con conseguenti fermi impianto e costi elevati;
• formazione di ruggine e maggiore usura dovuta alla perdita di lubrificazione;
• difetti qualitativi, come alterazioni cromatiche, riduzione delle prestazioni e scarsa adesione delle vernici;
• rischio di congelamento nelle condizioni di bassa temperatura, con possibili danni ai circuiti di controllo;
• aumento degli interventi di manutenzione e diminuzione della durata delle apparecchiature.

L’umidità presente nelle reti di aria compressa può influire negativamente su strumenti, valvole, cilindri e utensili pneumatici.

Per evitare spese inutili e interruzioni della produzione, è fondamentale adottare misure preventive per garantire aria asciutta, pulita e idonea all’utilizzo.

 

Come eliminare l’umidità dall’aria compressa?

La scelta del sistema di essiccazione più adatto dipende dalle esigenze specifiche dell’applicazione e dagli standard qualitativi richiesti.

La prima cosa da fare è rimuovere l’umidità già all’interno del compressore: dispositivi come separatori di condensa o refrigeratori finali possono eliminare tra il 40% e il 60% del vapore acqueo.
Tieni presente che l’aria in uscita dal refrigeratore resta satura e, se non trattata ulteriormente, può danneggiare l’impianto.

Il serbatoio dell’aria contribuisce a ridurre l’umidità grazie alla differenza di temperatura tra aria calda in ingresso e superficie più fredda. Tuttavia, è essenziale svuotarlo regolarmente per evitare accumuli che favoriscono corrosione e usura.

Quando è richiesta un’ulteriore deumidificazione, è necessario installare un essiccatore, interno o esterno al sistema.

A seconda del punto di rugiada richiesto, si possono adottare due principali soluzioni:

• essiccatori a refrigerazione: raffreddano l’aria fino a circa 3 °C, favorendo la condensazione e la rimozione dell’acqua. Sono adatti quando non è necessario un livello di essiccazione estremo;
• essiccatori a sostanza igroscopica: consentono di raggiungere punti di rugiada fino a circa -40 °C, garantendo aria molto secca. Questa soluzione è indispensabile in applicazioni sensibili come verniciatura, stampa o utilizzo di utensili pneumatici di precisione.