Misura dell'umidità nei sistemi aria compressa

Come fonte di energia versatile e affidabile, l'aria compressa è diventata una parte indispensabile dei moderni processi produttivi. A seconda dell'applicazione, un sistema di aria compressa deve soddisfare requisiti diversi. Il mantenimento di un certo contenuto di umidità o del Punto di rugiada in pressione è il prerequisito fondamentale per qualsiasi processo, al fine di garantire un funzionamento del sistema a lungo termine e senza problemi.

CS Instruments GmbH & Co. KG ha sviluppato il Punto di rugiada in pressione DS 400 con molti nuovi vantaggi, in particolare per la misura dell'umidità nell'Aria compressa /gas.

Come fa l'acqua a entrare nell'Aria compressa?

L'aria compressa viene solitamente prodotta a partire dall'aria ambiente, che viene aspirata, compressa con pistoni o compressori a vite e quindi essiccata in misura maggiore o minore. L'obiettivo è produrre aria compressa asciutta, priva di olio e a basso contenuto di polvere con il minor sforzo possibile. I residui di olio e le particelle di polvere possono essere rimossi con sistemi di filtraggio complessi. L'Umidità, invece, deve essere ridotta con l'ausilio di essiccatori (Essiccatori a ciclo frigorifero, Essiccatori a membrana, Essiccatori ad assorbimento, ecc.

Più alta è la temperatura e più grande è il volume, più vapore acqueo può legare l'aria. Al contrario, l'aria compressa ha una minore capacità di legare il vapore acqueo. Un compressore comprime l'aria ambiente in una frazione del suo volume originale. A un certo punto del processo di compressione, il contenuto d'acqua dell'aria supera la capacità dell'aria di legare il vapore acqueo. L'aria è satura e parte dell'acqua precipita sotto forma di condensa. Abbassando ulteriormente la Temperatura, si condensa ancora più acqua. Ciò significa che l'Umidità relativa all'uscita di un Compressore è sempre del 100% e che nell'aria in uscita sono presenti anche gocce d'acqua. La quantità di liquido che si perde sotto pressione può essere considerevole. Ad esempio, un compressore da 30 kW con un'umidità del 60% e una temperatura ambiente di 20°C scarica 20 litri nella linea dell'aria compressa in otto ore. Con compressori di grandi dimensioni, il valore è molte volte superiore.

Effetti del contenuto di umidità

L'Aria compressa ha requisiti diversi a seconda delle Applicazioni. Il mantenimento di un certo contenuto di umidità è un prerequisito per il buon funzionamento dell'intero sistema a lungo termine. La maggior parte delle tubazioni dell'aria compressa sono in acciaio o in acciaio non galvanizzato. Poiché il tasso di corrosione aumenta notevolmente a partire da un'Umidità relativa del 50%, questo valore non dovrebbe essere superato in nessun caso. Nel caso di linee non zincate, la corrosione si forma nel tempo in caso di elevata Umidità. La ruggine si stacca con il tempo e migra verso i punti di spillatura. Le conseguenze sono, ad esempio, ugelli bloccati, elementi di controllo difettosi e fermi di produzione. Sono inevitabili costose riparazioni e brevi intervalli di manutenzione.

Oltre al problema della corrosione e alle conseguenze sopra descritte, la quantità di Umidità ha un'influenza diretta sulla qualità dei prodotti finali. Quali problemi possono sorgere se il contenuto di Umidità è troppo alto? Ecco alcuni esempi che si verificano frequentemente nella pratica:

  • I prodotti igroscopici (spezie, zucchero, ecc.) si attaccano tra loro durante il trasporto attraverso il sistema di trasporto pneumatico.
  • Si formano bolle durante i processi di verniciatura e rivestimento
  • I fori di trivellazione possono essere ostruiti dalla polvere trasportata
  • Le valvole di controllo si ghiacciano in inverno nei capannoni non riscaldati.

Qualità aria compressa consigliata secondo la norma DIN ISO 8573

ApplicazioniParticolatoAcqua residua
KLµmKLDTP
Aria respirabile10.11-3-70 / -20 °C
Pistole a spruzzo10.12-40 °C
Tecnologia medica10.13-4-20 / +3 °C
Tecnologia di misurazione e controllo10.14+3 °C
Trasporto di alimenti e bevande213-20 °C
Sistemi di sabbiatura- -4-3+3 / -20 °C
Aria generale di fabbrica354+3 °C
Martello aperto a rottura4155-4+7/3°C

Tipi e compiti delle asciugatrici

Per affrontare il problema dell'eccessiva Umidità, nella pratica si utilizzano vari tipi di essiccatori. Nella tecnologia dell'aria compressa, il Punto di rugiada in pressione è la misura della secchezza dell'aria compressa. Il punto di rugiada in pressione è la temperatura alla quale l'Umidità contenuta nell'Aria compressa si condensa in acqua liquida (anche stato di saturazione, 100% di umidità relativa). Più bassa è la temperatura del punto di rugiada in pressione, minore è la quantità di vapore acqueo contenuta nell'aria compressa.

Essiccatore a ciclo frigorifero per valori di punto di rugiada intorno a +2 °Ctd.

Esistono vari tipi di essiccatori di aria compressa. Gli Essiccatori a ciclo frigorifero o gli Essiccatori ad assorbimento sono i più utilizzati. Gli essiccatori a ciclo frigorifero raffreddano l'aria compressa a circa 2-5°C. Il punto di rugiada in pressione è quindi anch'esso compreso tra 2 e 5°C. Il punto di rugiada in pressione è quindi anch'esso compreso tra i 2 e i 5°C. Il vapore acqueo in eccesso si condensa e precipita. L'aria viene quindi riscaldata nuovamente a temperatura ambiente.

Nella maggior parte dei casi, gli essiccatori d'aria compressa a refrigerazione sono monitorati solo da un display della temperatura di raffreddamento. Il monitoraggio fisso dell'umidità è stato installato solo in impianti di grandi dimensioni o per Applicazioni particolarmente importanti. Tuttavia, la semplice visualizzazione della temperatura di raffreddamento non è sufficiente. Anche se la temperatura di raffreddamento sembra essere OK, i seguenti guasti possono portare a un Punto di rugiada in pressione eccessivo:

  • La condensa nell'Essiccatore a ciclo frigorifero non viene scaricata (scarico della condensa difettoso o sporco).
  • Bypass dell'aria compressa nell'essiccatore a ciclo frigorifero (tubi di scambio termico usurati, corrosi, ecc.); bypass dell'aria compressa nelle linee di bypass

Un guasto all'Essiccatore a ciclo frigorifero comporta inevitabilmente notevoli problemi di condensa nella linea dell'aria compressa. È particolarmente problematico (oltre ai problemi già menzionati) se la condensa può raccogliersi nelle linee a sacchetto e non defluisce da sola. La condensa nelle linee di sacchi può essere rimossa solo con un notevole sforzo o asciugata e risciacquata utilizzando una quantità estremamente elevata di aria compressa.

In questo modo si ottiene spesso un aumento dei valori del punto di rugiada con un Consumo molto basso, senza problemi riconoscibili per l'Essiccatore a ciclo frigorifero. A lungo termine, è molto difficile per il gestore dell'aria compressa individuare l'origine dell'aumento del punto di rugiada o, in casi estremi, della condensa.

Essiccatore ad assorbimento per punti di rugiada tipici -30 ... -40° Ctd.

Il funzionamento degli essiccatori ad assorbimento si basa sul principio dell'attrazione tra due masse. Il vapore acqueo viene legato (adsorbito) sulla superficie di un essiccante. Gli essiccatori ad assorbimento efficaci possono essiccare l'aria compressa fino a un Punto di rugiada in pressione di -40°C e inferiore.

Gli Essiccatori ad assorbimento rigenerativi sono costituiti da due contenitori riempiti di adsorbente. In diversi processi, un contenitore viene rigenerato a freddo o a caldo, mentre l'altro asciuga l'aria di esercizio. A seconda del processo e delle condizioni operative, l'adsorbente deve essere sostituito in un ciclo di tre-cinque anni.

Alcune condizioni operative determinano una riduzione della durata dell'agente adsorbente:

  • Sovraccarico sul lato dell'aria compressa dovuto a un consumo eccessivo di aria compressa.
  • Insufficiente pre-separazione della condensa
  • Aria oleosa
  • Tempi di rigenerazione dei singoli serbatoi troppo lunghi

Garantire la sicurezza del processo con il set DS 400 Set per la misura del punto di rugiada

Unico al mondo con Display grafico da 3,5" con touchscreen e funzione di stampa. Per ogni relè è possibile impostare un ritardo di allarme. Ciò significa che vengono visualizzati solo i valori limite che sono stati effettivamente superati per un periodo di tempo più lungo. L'allarme può anche essere confermato. Il Kit punto di rugiada DS 400 è composto dal Registratore di dati DS 400 e dal Sensore del punto di rugiada FA 510, che include una camera di misura adatta per misurare il punto di rugiada in pressione di Aria compressa /gas fino a 16/50/350 bar. Per pressioni superiori a 16 bar, utilizzare la camera di misura ad alta pressione.

Il cuore del Sensore del punto di rugiada è il collaudato sensore di umidità di CS Instruments GmbH & Co KG. Per ottenere misure rapide e precise, è necessario che il gas da misurare fluisca continuamente attraverso il sensore di umidità. A questo scopo, un flusso di volume definito viene soffiato ad una certa pressione attraverso una divisione capillare. Grazie al nipplo a innesto standardizzato per le linee di aria compressa, la camera di misura può essere collegata al punto di prelievo senza dover effettuare grandi lavori di installazione.

La differenza principale rispetto ai registratori di dati standard senza carta si riflette nella semplicità del DS 400 durante la messa in funzione e la valutazione dei dati di misura.

Il funzionamento intuitivo del Display grafico touchscreen da 3,5" con funzione di zoom e pulsante di stampa è unico in questa classe di prezzo. Con l'aiuto del Display grafico con funzione di zoom, il processo di essiccazione o la curva del punto di rugiada sono visibili a colpo d'occhio e memorizzati nel Registratore di dati. Ciò consente all'utente di visualizzare i dati di misura memorizzati in loco in qualsiasi momento, anche senza un PC. Ciò consente un'analisi rapida e semplice del comportamento di essiccazione.

Utilizzando il pulsante di stampa, la schermata corrente può essere salvata come file immagine sulla scheda SD interna o su una chiavetta USB e stampata sul PC senza bisogno di software aggiuntivi. Ideale per documentare i valori misurati e le curve di misura in loco. Le curve di misura colorate possono essere inviate come file immagine via e-mail o integrate in un rapporto di assistenza.

Il Registratore di dati interno consente di memorizzare i dati di misura per diversi anni. I dati di misura possono essere analizzati su una chiavetta USB o via Ethernet con il comodo CS Basic.

  • Display grafico da 3,5", funzionamento intuitivo con touchscreen
  • Funzione di zoom per un'analisi precisa dei valori misurati
  • Curve dei valori di misura colorate con nomi
  • Funzione di calcolo matematico per calcolare la distanza del punto di rugiada (monitor di condensa, interruttore di condensa)
  • Pulsante di stampa: qualsiasi visualizzazione delle misure può essere salvata come file immagine direttamente su una chiavetta USB e inviata via e-mail senza Software
  • 2 contatti di allarme per il superamento dei limiti
  • Ritardo di allarme liberamente regolabile per i due contatti di allarme con funzione di riconoscimento
  • Fino a 4 ingressi per sensori aggiuntivi per Punto di rugiada, Pressione, Temperatura, Sensori per la misura del consumo, misuratori di potenza elettrica attiva, qualsiasi sensore esterno può essere collegato: Pt 100/ 1000, 0/4...20 mA, 0-1/10 V, Modbus, impulso
  • Registratore di dati integrato da 2GB
  • Interfaccia USB, Ethernet, RS 485 / Modbus
  • Server web