Essiccatori e trattamento aria
L’aria compressa che esce dal refrigerante a valle del compressore è satura di vapore d’acqua e potrebbe contenere delle goccioline di condensa non trattenute dal separatore.
L’aria compressa, espandendosi nelle apparecchiature utilizzatrici, si raffredda indipendentemente dalle condizioni ambientali, e ciò provoca ulteriore formazione di condensa.
È pertanto normale avere formazione di condensa a valle del refrigerante finale: ecco perché è necessario un ulteriore trattamento per essiccare l’aria compressa.
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Per renderci conto dell’importanza di essiccare l’aria compressa o tutti i gas industriali, si elencano di seguito alcuni degli effetti dannosi provocati dalla presenza di condensa nella rete:
- la condensa dilava l’olio lubrificante nelle macchine pneumatiche utilizzatrici, causandone una rapida usura. La manutenzione diventa costosa
- Le miscele di acqua emulsionata con olio, ostruiscono i passaggi degli strumenti pneumatici causandone la messa fuori servizio.
- La condensa corrode le linee di distribuzione formando scaglie o polveri di ossido, che vengono trasportati fino agli strumenti o alle macchine utilizzatrici.
- Con l’abbassamento della temperatura, la condensa può gelare nelle linee causandone l’ostruzione.
- Nella verniciatura a spruzzo la condensa produce crateri antiestetici e innesco di corrosione.
- Nella sabbiatura, la condensa provoca frequenti intasamenti degli ugelli ed una rapida ossidazione delle superfici trattate.
- Nei trasporti pneumatici, l’umidità causa intasamenti od altera il prodotto trasportato.
- La condensa è dannosa nelle lavorazioni farmaceutiche ed alimentari.
- Nell’industria elettronica la condensa non è ammessa. Per evitare tali inconvenienti occorre quindi installare a valle del refrigerante finale un essiccatore.
Quando si sceglie un impianto di essiccamento occorre stabilire fino a quale punto di rugiada occorre portare l’aria umida.
Il punto di rugiada, quando si tratta di essiccatori, si riferire sempre alla pressione di esercizio; esso rappresenta la temperatura al disotto della quale si ha formazione di condensa.
I metodi usati per essiccare l’aria sono:
- la supercompressione;
- la refrigerazione;
- l’assorbimento:
- con assorbenti solidi,
- con assorbenti liquidi,
- l’adsorbimento.
Questo metodo si basa sul principio che l’aria compressa trattiene meno acqua quanto più si abbassa la sua temperatura.
L’aria all’uscita del refrigerante finale viene ulteriormente raffreddata mediante uno scambiatore di calore a circolazione di freon.
Con questo sistema si potrebbero raggiungere temperature molto basse, ma evidentemente esistono dei limiti in quanto la condensa al disotto di 0 °C diventa ghiaccio. Per garantire continuità e sicurezza di funzionamento, la temperatura
dell’aria non viene mai abbassata sotto + 2 °C.
Dopo che la condensa è stata separata, l’aria raffreddata viene nuovamente riscaldata ad una temperatura di poco inferiore a quella d’ingresso.
Il punto di rugiada alla pressione di esercizio degli essiccatori a refrigerazione normalmente è compresa fra + 2 e +5 °C.
Questo sistema di essiccamento è adatto per impianti al chiuso e per applicazioni nelle quali l’espansione dell’aria non faccia mai scendere la temperatura al di sotto del punto di rugiada dell’essiccatore e non sono pertanto adatti per quei
processi nei quali è indispensabile un’aria molto secca.
Gli essiccatori sono composti da un compressore di freon, da un condensatore e da due scambiatori di calore
L’assorbimento del vapore d’acqua si può ottenere:
a) mediante assorbenti solidi insolubili, esempio: calce viva, perclorato di magnesio, i quali reagiscono chimicamente con l’acqua senza disciogliersi;
b) mediante assorbenti deliquescenti, quali ad esempio il litio, il cloruro di calcio; essi reagiscono chimicamente con l’acqua, si liquefanno man mano che avviene l’assorbimento.
Questi assorbenti devono essere continuamente rinnovati.
Questi essiccatori presentano diversi svantaggi, in quanto la maggioranza degli agenti essiccanti è chimicamente molto aggressiva e sussiste il pericolo che vengano trascinati dal flusso d’aria.
Gli assorbenti liquidi sono frequentemente utilizzati nel condizionamento.
Il punto di rugiada raggiungibile con questi essiccatori è modesto e dipende dalla temperatura dell’aria compressa all’ingresso: è di 0 °C per aria compressa a 30°C e 7 bar, è di 8 °C per aria compressa a 40 °C e 7 bar.
Normalmente vengono utilizzati per grandi masse d’aria.
È questo il sistema più utilizzato nell’industria moderna in quanto dà il punto di rugiada più basso. Il principio di funzionamento consiste nel lasciare passare l’aria satura attraverso un letto di materiale che agisce mediante adsorbimento superficiale e condensazione capillare.
Come materiali essiccanti si utilizzano normalmente: allumina attivata, gel di silice e setacci molecolari.
Questi materiali sono chimicamente inerti nei confronti dei gas da essiccare, non sono tossici ed hanno una buona consistenza meccanica.
Sono in grado di adsorbire umidità senza alterarsi chimicamente, sopportando numerosi cicli di rigenerazione prima che perdano le loro caratteristiche.
La rigenerazione si ottiene facendo attraversare l’adsorbente da un gas caldo e da un gas molto secco, in modo da togliere l’umidità.
Con l’allumina attiva e il gel di silice si raggiunge un punto di rugiada da -20 a -50 °C; con i setacci molecolari si raggiunge un punto di rugiada da -70 a - 90 °C in funzione del tempo di contatto dell’aria con il letto.
L’allumina attiva ed il gel di silice permettono di raggiungere lo stesso punto di rugiada, ma hanno un diverso potere adsorbente: l’allumina attiva adsorbe una quantità d’acqua pari al 25% della sua massa, mentre il gel di silice ne adsorbe
il 40%. Per contro l’allumina attiva ha delle caratteristiche meccaniche nettamente superiori al gel di silice. L’allumina attiva non si può utilizzare nei casi in cui l’aria da trattare contenga degli acidi.
I setacci molecolari vengono utilizzati per applicazioni speciali.
Se l’aria contiene olio proveniente dal sistema di compressione, occorre installare a monte di questi essiccatori un filtro separatore di nebbie d’olio ad alta efficienza, per non “avvelenare” il letto adsorbente.
Il materiale essiccante può durare fino a 5 anni in servizio continuativo.
