Quando o tratamento do ar comprimido é de fato necessário?
Confira em quais aplicações a contaminação é um problema real e como funciona o sistema de tratamento do ar comprimido
O ar comprimido contém umidade e uma enorme quantidade de impurezas, provenientes do ambiente, do compressor e da tubulação, como partículas sólidas, microrganismos e óleo. Essa contaminação reduz a eficiência energética do sistema, danifica e compromete a vida útil dos equipamentos. Portanto, aumenta custos e afeta a produtividade e a qualidade das atividades realizadas.
No entanto, podemos pensar que em aplicações mais simples, como a calibração de um pneu, nenhuma descontaminação do ar comprimido seria necessária, mas não é bem assim. De fato, trata-se de uma utilização menos crítica em termos de pureza do que exige a indústria farmacêutica, mas um pneu calibrado com ar comprimido impuro, com muita umidade, sofrerá grandes oscilações de pressão durante sua rodagem, comprometendo a durabilidade em cerca de 20%! Porém, o nível de purificação do ar comprimido e os equipamentos utilizados para essa tarefa no caso da calibração de pneus é bastante diferente do necessário na indústria farmacêutica.
Por isso, mesmo em tarefas muito simples, é fundamental garantir a pureza do ar comprimido, por meio de um sistema de tratamento baseado na norma ISO 8573, selecionando a classe de qualidade mais adequada para a sua aplicação.
Como ocorre a contaminação
A contaminação do ar comprimido é a soma da contaminação do ar ambiente (poluição) com outras substâncias que são introduzidas durante o processo de compressão:
- Poluição do ar ambiente: composta por partículas sólidas (poeira, microrganismos, etc.), vapor d’água (umidade relativa), vapores de hidrocarbonetos (fumaça de óleo diesel, etc.), dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxido nitroso, dióxido de enxofre, etc;
- Óleo lubrificante: durante o processo de compressão, o ar comprimido também é contaminado pelo óleo lubrificante do compressor e por partículas sólidas provenientes do desgaste das peças móveis do equipamento;
- Na tubulação de distribuição: o ar comprimido pode arrastar ferrugem e outras partículas.
A pressão e a temperatura do ar comprimido potencializam os efeitos danosos de todos esses contaminantes. A redução gradual da temperatura do ar comprimido ao longo da tubulação causa a condensação de alguns contaminantes gasosos. Então, ao atingirem a fase líquida (condensado), esses contaminantes estarão presentes no fluxo de ar comprimido sob diferentes aspectos, seja na forma de um filete de condensado depositado nas partes inferiores da tubulação, ou como pequenas gotas e aerossóis microscópicos dispersos no ar comprimido. Assim, o resultado da mistura de todos os contaminantes é uma emulsão ácida e abrasiva que compromete o correto funcionamento de um sistema de ar comprimido em qualquer tipo de aplicação.
Por exemplo, se fizermos uma análise do ar ambiente numa região industrial típica, encontraremos as seguintes taxas aproximadas de contaminação do ar comprimido, considerando-se uma temperatura ambiente de 38 ºC e umidade relativa de 100%:
Esses contaminantes serão aspirados por qualquer compressor de ar, seja lubrificado ou isento de óleo, junto aos gases citados anteriormente.
A título de ilustração, tomemos um sistema de ar comprimido com um compressor de 5.100 m³/h operando em três turnos. Assim, em um ambiente sob temperatura de 25°C e umidade relativa de 75%, este compressor introduzirá 2.106 litros de água por dia no sistema.
Porque tratar o ar comprimido
Determinar a ordem de grandeza dos prejuízos causados pela contaminação do ar comprimido não é simples, embora o impacto desses danos seja facilmente percebido pelos usuários. Genericamente, pode-se classificar os prejuízos causados pela falta de tratamento do ar comprimido em quatro categorias:
1. Energético: É o desperdício de energia causado pela ineficiência de um sistema contaminado. Portanto, isso se traduz em purgadores que poderiam ser eliminados; propriedades termodinâmicas inferiores do ar comprimido que contém líquidos e sólidos; etc.
– Um único purgador temporizado incorretamente regulado ou purgadores do tipo termodinâmico podem, por exemplo, consumir até 3500 kW (~4800 hp) de energia por ano.
– A presença de contaminação sólida e líquida (incompressíveis) no fluxo de ar reduz a capacidade do ar comprimido realizar trabalho em até 15%, chegando a 30% em casos extremos.
2. Manutenção: Os custos com a reparação e a substituição de válvulas, cilindros, ferramentas pneumáticas, etc. Portanto, quanto mais automatizada for uma linha de produção, maiores serão esses custos.
3. Paradas de produção: Calcula-se esse prejuízo levando-se em conta itens como o volume de produção desperdiçado até que a falha causada pela contaminação do ar seja eliminada; as horas de mão de obra produtiva ociosa; etc. Esse custo também é proporcional ao nível de automação do usuário e/ou à importância do ar comprimido no seu processo. Por exemplo, uma empresa de corte de chapas metálicas a plasma interrompe por completo suas atividades caso haja a presença de umidade e óleo no ar comprimido.
4. Qualidade/Garantia: Nesta categoria, estão inseridos os custos de retrabalho ou perda total de peças e serviços rejeitados pelo controle de qualidade. Também devem ser incluídas as despesas com a garantia de produtos e serviços defeituosos. Nessas situações, além do prejuízo imediato, há danos à imagem da empresa.
Como tratar o ar comprimido
A configuração de um sistema de tratamento de ar comprimido depende do nível de qualidade (pureza) que se deseja atingir. A norma ISO 8573 é a referência internacional para sistemas de ar comprimido de alta eficiência, com foco no seu nível de contaminação e nas classes de qualidade (pureza), de acordo com cada tipo de aplicação. Publicada em 1991, foi traduzida pela Metalplan em 1992, posicionando o Brasil na vanguarda de sua utilização.
Um sistema de ar comprimido típico proposto pela norma ISO 8573 é composto por: compressor / resfriador-posterior / pré-filtro / secador / pós filtro. Em cada um destes equipamentos, atinge-se um nível superior de qualidade.
| SISTEMAS TÍPICOS ISO | classe de qualidade | APLICAÇÕES |
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[1:6:1]2 | Ar seco, com ponto de orvalho entre 5ºC e 15ºC. Ideal para pequenas vazões e proteção de válvulas, cilindros, ferramentas pneumáticas, automação, jateamento, pintura, etc. |
| [1:6:1]2 [1:6:0]2 | O filtro de carvão ativado elimina odores, com residual de óleo de 0,003 mg/m³, adequado para clínicas odontológicas e aplicações similares, exceto respiração humana. | |
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[1:4:1] | Este é o sistema de tratamento mais utilizado na indústria. Seu nível de proteção atende a diversos setores, como o automobilístico, plástico, têxtil, papeleiro, mecânico, metalúrgico, etc. |
| [1:4:0] | Qualidade similar ao sistema anterior, com eliminação de odores e menor residual de óleo (0,003 mg/m³), importante na geração de N2/O2 e nas indústrias alimentícias, químicas, farmacêuticas, etc. | |
| [1:4:0] | Qualidade similar aos dois sistemas anteriores, em termos de “água” e “partículas sólidas”. Atende a Classe Zero para o contaminante “óleo“, com total segurança. | |
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[1:2:1] [1:1:1] | Previne a absorção do vapor quando o ar tem contato direto com materiais higroscópicos (cimento, resinas, alimentos e fármacos em pó ou liofilizados). Evita o congelamento, quando o ar é submetido a temperaturas negativas. Aplicado na geração de gases de altíssima pureza. |
| [1:2:1] [1:1:1] | Baixo ponto de orvalho e máxima retenção de partículas é essencial na fabricação de fibras óticas, chips, instrumentação crítica, siderurgia, reatores nucleares, etc. | |
| [1:2:0] [1:1:0] | Qualidade similar aos dois sistemas anteriores, em termos de “água” e “partículas sólidas”. Atende a Classe Zero para o contaminante “óleo“, com total segurança. |
1- os secadores Energy Plus e Titan Plus possuem pré e pós-filtros integrados
2- somente se a temperatura de entrada do ar comprimido ≤ 25ºC
instale um sistema de tratamento de condensado AQUA +
A função de cada equipamento
Resfriador-posterior: Instalado logo após o compressor para reduzir a temperatura do ar comprimido para próximo da temperatura ambiente;
Pré-filtro coalescente: Remove os aerossóis que não foram capturados pelo separador de condensados do resfriador posterior e protege o secador e o pós-filtro do excesso de contaminação;
Secador: Seca o ar comprimido por meio do resfriamento forçado por um circuito frigorífico (por refrigeração); da retenção física das moléculas de vapor de água sobre a superfície de um material higroscópico (por adsorção); e/ou da reação química entre o vapor d’água e um sal higroscópico (por adsorção). O ponto de orvalho do ar comprimido varia geralmente entre +20ºC e -70ºC;
Pós-filtro coalescente: Remove a contaminação fina e concentrada do fluxo de ar comprimido, garantindo a qualidade do ar, conforme a Norma ISO 8573;
Purgador automático: Elimina a contaminação separada do fluxo de ar para a atmosfera.
Líder em diversas categorias no Brasil e na América Latina, a Metalplan oferece os melhores equipamentos para o tratamento do ar comprimido.