O ar comprimido seco e limpo é exigência universal em componentes pneumáticos, sendo assim uma secagem do ar comprimido de forma eficiente é de vital importância na rede da sua planta.
Uma das principais causas de tempo perdido (downtime) e manutenção de emergência em sistemas de distribuição de ar comprimidos industriais não é o óleo ou os contaminantes, que são facilmente removidos com filtragem adequada, mas, vapor de água e a água condensada que fica presa no sistema de distribuição de ar comprimido das fábricas e galpões.
Antes de continuar esse assunto, recomendo fortemente que você de uma olhada no blog do Gustavo Marinho – Hidráulica e Pneumatica – que atua com Pneumática e Hidráulica em uma grande empresa internacional do setor de óleo e gás, tem bastante conhecimento em fluidpower e é autor desse artigo.
Voltando para a secagem do ar comprimido, a água condensada e o vapor de água presos nas instalações de distribuição de ar podem causar corrosão, ferrugem e criar escamas dentro dos tubos, que podem vir a se soltar e bloquear ou aderir as passagens de ar, levando assim ao aumento da queda de pressão e perda no desempenho das máquinas e equipamentos alimentados por tal sistema.
Os componentes de máquinas e equipamentos certamente sofrerão desgaste prematuro e deterioração das peças devido à água.
Abaixo podem ser encontrados alguns sistemas identificados nos componentes após o contato com o ar com alta umidade ou água:
- Cilindros pneumáticos: terão seus pré-lubrificantes removidos, possível corrosão e resposta lenta aos comandos após certo período de tempo;
- Válvulas solenoide: os selos e vedações de borracha das válvulas solenoides endurecem, tornam-se mais suscetíveis a rupturas e vazamentos;
- A Instrumentação: pode funcionar mal mesmo com a presença de uma pequena quantidade de umidade / água;
- Ferramentas com alimentação a ar: provavelmente ficarão travadas e/ou mais lentas e assim sendo, terão um desempenho menos eficiente
Os produtos finais também podem sofrer deterioração devido à água ou a alta umidade no sistema de distribuição do ar comprimido:
- A pintura por pulverização: será afetada negativamente pela mudança de cor, aderência e qualidade do acabamento;
- As impressoras industriais a jato de tinta: devem sofrer mudança na aderência e qualidade do acabamento;
- Reservatórios de plástico: a viscosidade e a consistência do material dos frascos plásticos de moldagem por sopro podem ser afetadas por deformação do produto;
- Alimentos processados: podem ser contaminados devido ao crescimento de microrganismos.
Todo o ar atmosférico contém vários contaminantes e vapor de água que é concentrado durante o processo de compressão.
O calor gerado durante a compressão aumenta a capacidade do ar comprimido de manter a umidade, evitando assim a condensação no interior do compressor.
Lubrificantes utilizados para melhorar a eficiência e a vida útil do compressor também se torna parte da carga contaminante, assim como as partículas de desgaste.
Um compressor com uma capacidade de 100 hp, operando a 30 °C de temperatura ambiente, uma umidade relativa de 80%, com uma compressão de ar a 100 psi, pode produzir aproximadamente 30 galões (aprox. 114 Litros) de condensado durante um turno de oito horas.
Qual então seria a solução para o problema com a água/ umidade do sistema de ar comprimido?
Resfriadores de ar comprimido
O ar comprimido que sai do compressor pode atingir temperaturas de até 150 °C, o que não é operacional para aplicações industriais.
Este ar quente saturado liberará 70-80% de seu excesso de vapor de água se simplesmente resfriado perto da temperatura ambiente.
Para atingir este tipo de resfriamento e remoção de umidade a granel, resfriadores (a ar ou água) e resfriadores posteriores são frequentemente utilizados.
O líquido condensado é removido do resfriador posterior através dreno automático e então descartado.
O ar que sai do resfriador posterior ainda estará saturado, mas a uma temperatura muito menor.
Porque o ar está em uma temperatura muito próxima da temperatura de condensação (aprox.38°C), esse ainda é um ponto muito vulnerável para nova condensação em água líquida, caso o ar seja exposto a temperaturas inferiores.
Adicionalmente, a tubulação na maioria das instalações industriais forneceria temperaturas e oportunidades de condensação à medida que o ar se move pela planta.
Pernas de dreno
A próxima linha de defesa para remover o ar comprimido saturado de vapor de água é uma perna para drenagem.
Uma perna de dreno é uma tubulação vertical conectada na linha de acumulo de condensado do sistema de ar comprimido (abaixo do tubo de principal na horizontal) para permitir que a água seja drenada de forma fácil e eficientemente, ela deve ser drenada usando o princípio da expansão rápida do ar, ou expansão adiabática, para condensar a água na forma de vapor em água liquefeita.
De forma resumida, na expansão adiabática, a temperatura é o calor médio ou a energia cinética de todas as partículas, dividido por um determinado volume de ar;
Se o volume de ar é aumentado através da expansão, o calor é dividido por um maior número de volume, diminuindo então a temperatura do ar.
Se a queda na temperatura do ar cair abaixo do ponto de condensação, então, ocorrerá a formação de condensado.
O condensado é então removido por um dreno na parte inferior da perna de drenagem, que pode ser automática ou manual, para evitar transbordamento de contaminantes.
Separadores de Água
Os separadores de água utilizam métodos mecânicos de separação para remover a água condensada no sistema de distribuição de ar da fábrica, seja direcionando o ar de entrada para uma espiral e usando a força centrífuga para separar a água do ar comprimido ou passando o ar de entrada através de um elemento de filtro de resina especial com grandes malhas para prender as partículas de água que vai cair em uma tigela de coleta permitindo que o ar comprimido passe.
O separador de água da série AMG da SMC é capaz de remover gotículas de água com até 99% de taxa de remoção de água, usando um filtro de resina especial para reter as gotículas de água.
Os separadores AMG são de fácil de instalação, não requerem energia elétrica e podem operar de forma autônoma ou integrada em um sistema modular de preparação de ar.
Além da Secagem, algumas aplicações exigem mais. Esse artigo te mostra a importância dos filtros coalescentes. Veja mais aqui
Contudo, os separadores AMG não são projetados para remover vapor de água ou diminuir o ponto de condensação, o que exigirá um secador por refrigeração ou secador dessecante.
Referências:
https://www.smcpneumatics.com/
Pneumatic Specialist Study Manual (IFPS)
Nota do Editor do Blog:
No vídeo abaixo temos o AMG em Ação: