O ar comprimido é utilizado na fabricação, automação, embalagem, instrumentação e em muitos outros processos industriais. No entanto, a qualidade do ar comprimido depende de mais do que apenas da pressão.
O ar comprimido não tratado pode conter vapor de água, condensado líquido, aerossóis de óleo, poeira, partículas de ferrugem e outros contaminantes. Se não forem controlados, esses contaminantes podem contribuir para o desgaste dos equipamentos, corrosão, instabilidade na operação pneumática e problemas de qualidade do processo.
É por isso que filtros e secadores de ar comprimido são frequentemente utilizados em conjunto. Os filtros controlam principalmente partículas, aerossóis de óleo e contaminação líquida, enquanto os secadores reduzem o vapor de água e diminuem o ponto de orvalho sob pressão.
O que são filtros e secadores de ar comprimido?
Os filtros de ar comprimido e os secadores desempenham funções diferentes em um sistema de tratamento de ar.
Os filtros de ar comprimido removem contaminantes como partículas e aerossóis de óleo do fluxo de ar. Diferentes classes de filtros são utilizadas de acordo com a qualidade de ar necessária.
Os secadores de ar comprimido reduzem o vapor de água presente no ar comprimido. Eles são selecionados de acordo com o ponto de orvalho sob pressão exigido pelo processo.
Juntos, esses componentes podem fazer parte de um sistema completo de tratamento projetado de acordo com os requisitos reais de qualidade do ar.
Por que o ar comprimido precisa de filtragem e secagem?
O ar atmosférico contém vapor de água e contaminantes transportados pelo ar. Contaminação adicional também pode entrar no sistema de ar comprimido através do compressor, das tubulações e dos equipamentos a jusante.
Esses contaminantes não se comportam todos da mesma maneira.
A água líquida pode ser separada mecanicamente. Aerossóis de óleo e partículas exigem filtragem. O vapor de água exige secagem quando o sistema precisa manter um ponto de orvalho sob pressão mais baixo.
Utilizar apenas um secador não remove automaticamente todas as partículas ou a contaminação por óleo. Da mesma forma, utilizar apenas filtros não reduz suficientemente o vapor de água quando é necessário um ponto de orvalho sob pressão mais baixo.
Essa divisão de funções é a principal razão pela qual filtros e secadores são frequentemente combinados.
Como funcionam os filtros de ar comprimido?
Os filtros de ar comprimido fazem o ar passar por meios filtrantes projetados para separar contaminantes específicos.
A classe de filtragem necessária depende do que precisa ser removido.
A série D da Lingyu inclui vários estágios de filtragem, incluindo pré-filtragem de grau AO para remoção de partículas maiores e contaminantes, filtragem de óleo e partículas de grau AA, filtragem de alta eficiência para remoção de óleo de grau AX e filtragem de óleo com carvão ativado ACS para aplicações que exigem menor teor de óleo residual.
A filtragem torna-se progressivamente mais fina de AO a AX, enquanto o estágio de carvão ativado destina-se à remoção adicional de óleo.
Portanto, a seleção do filtro deve se basear na qualidade de ar necessária a jusante, em vez de simplesmente instalar o filtro mais fino disponível em todas as etapas.
Para mais informações sobre essas classes de filtragem, consulte o guia de seleção e aplicação dos filtros de ar comprimido AO, AA, AX e ACS.
Como funcionam os secadores de ar comprimido?
Os secadores de ar comprimido controlam principalmente a umidade.
Um secador de ar por refrigeração resfria o ar comprimido para que o vapor de água se condense em líquido. O condensado é separado e descarregado antes que o ar continue a jusante.
Um secador de ar por adsorção remove o vapor de água por meio de adsorção e é utilizado quando é necessário um ponto de orvalho sob pressão significativamente mais baixo.
Os sistemas de refrigeração da Lingyu podem proporcionar um ponto de orvalho sob pressão de aproximadamente 2–10 °C nas condições operacionais aplicáveis, enquanto determinados sistemas por adsorção podem proporcionar um ponto de orvalho sob pressão de ≤−40 °C.
Portanto, o secador correto depende do requisito real de ponto de orvalho, e não apenas do nível de limpeza.
Para uma comparação mais detalhada entre as tecnologias, consulte a comparação entre secadores por refrigeração e secadores por adsorção.
Por que filtros e secadores desempenham funções diferentes?
A contaminação do ar comprimido pode ser dividida em três grandes grupos: partículas sólidas, como poeira, ferrugem e incrustações das tubulações; contaminação por óleo, incluindo óleo líquido, aerossóis e, em alguns sistemas, vapor de óleo; e contaminação por água na forma de condensado líquido e vapor de água.
Os filtros tratam principalmente partículas e contaminação por óleo. Separadores e drenos removem a água líquida condensada. Os secadores reduzem o vapor de água remanescente.
Portanto, um sistema adequadamente projetado combina vários estágios de tratamento, em vez de esperar que um único componente resolva todos os problemas relacionados à qualidade do ar.
Tipos comuns de filtros de ar comprimido
Filtros de partículas e pré-filtros
A pré-filtragem remove contaminantes maiores antes que eles cheguem aos equipamentos de tratamento mais sensíveis.
Isso pode ajudar a proteger filtros a jusante, secadores, válvulas e outros equipamentos contra cargas excessivas de contaminantes.
Filtros coalescentes e de remoção de óleo
Esses filtros são utilizados quando é necessário reduzir aerossóis finos de óleo e partículas menores.
Os filtros AA e AX da Lingyu proporcionam níveis progressivamente mais altos de eficiência na filtragem de óleo e partículas dentro da série D.
Filtragem com carvão ativado
A filtragem com carvão ativado é utilizada quando é necessário um controle adicional da contaminação relacionada ao óleo.
O filtro ACS da Lingyu proporciona um estágio de remoção de óleo com carvão ativado.
A necessidade de carvão ativado depende do requisito de qualidade de ar desejado; ele não é automaticamente necessário em todos os sistemas de ar comprimido.
Tipos comuns de secadores de ar comprimido
Secadores de ar por refrigeração
Os secadores por refrigeração são amplamente utilizados quando um ponto de orvalho sob pressão moderado é suficiente.
Suas principais vantagens são a operação relativamente simples e a adequação a muitos sistemas industriais de ar comprimido de uso geral.
Secadores de ar por adsorção
Os secadores por adsorção são selecionados quando a aplicação exige um ponto de orvalho sob pressão significativamente mais baixo.
Diferentes métodos de regeneração — incluindo regeneração sem aquecimento, por purga aquecida, com soprador aquecido e por calor de compressão — apresentam diferentes requisitos de ar de purga, energia elétrica e manutenção.
Sistemas de secagem combinada
Alguns sistemas utilizam refrigeração seguida de adsorção.
O projeto de secagem combinada da Lingyu remove primeiro uma grande parte da umidade na etapa de refrigeração. Em seguida, o ar parcialmente seco passa por um filtro de remoção de óleo antes de entrar na etapa de adsorção.
Isso reduz a carga de umidade sobre o sistema de adsorção e favorece uma secagem mais profunda.
Esse é um bom exemplo de por que a filtragem e a secagem devem ser projetadas como um processo de tratamento integrado.
Como filtros e secadores trabalham em conjunto?
Um conceito comum de tratamento pode ser expresso da seguinte forma:
Resfriamento e separação → Filtragem → Secagem → Filtragem adicional, conforme necessário
A configuração exata depende do tipo de compressor, da tecnologia do secador, do nível de contaminação, do ponto de orvalho sob pressão e do requisito final de qualidade do ar.
Por exemplo, um secador por adsorção geralmente se beneficia de um controle adequado de óleo e água líquida a montante, pois a contaminação pode afetar o desempenho do adsorvente.
A filtragem de partículas a jusante também pode ser necessária quando é preciso controlar poeira do adsorvente ou partículas muito finas.
Portanto, a sequência correta deve ser projetada de acordo com os equipamentos e o processo, em vez de aplicar uma única configuração universal a todas as instalações.
Benefícios da filtragem e secagem adequadas
Quando filtros e secadores são corretamente selecionados, eles podem ajudar a reduzir a corrosão relacionada à umidade, proteger componentes pneumáticos, melhorar a estabilidade do processo e reduzir a quantidade de contaminantes que chega aos equipamentos a jusante.
Eles também podem favorecer uma manutenção mais previsível, pois contaminantes específicos são controlados antes de se espalharem pela rede de ar comprimido.
No entanto, o conceito de ar comprimido limpo deve sempre ser entendido em relação à especificação de qualidade de ar exigida. Um secador, por si só, não garante ar comprimido isento de óleo ou partículas, e um filtro, por si só, não garante um ponto de orvalho sob pressão suficientemente baixo.
Aplicações e requisitos de qualidade do ar
Diferentes setores podem exigir diferentes combinações de filtragem e secagem.
Aplicações nos setores de alimentos e bebidas, farmacêutico, eletrônico, automotivo, químico, de energia e de fabricação em geral podem utilizar tratamento de ar comprimido, mas a configuração correta depende de como o ar comprimido interage com o processo.
A questão de engenharia relevante é determinar quão seco o ar precisa ser e quão baixos devem ser os níveis de contaminação por partículas e óleo no ponto de uso específico.
Como escolher os filtros e secadores corretos?
A seleção deve começar pela qualidade de ar necessária na saída.
Os principais fatores incluem ponto de orvalho sob pressão necessário, requisitos de remoção de partículas, requisitos de contaminação por óleo, vazão real de ar, pressão de operação, temperatura de entrada, condições ambientais, limite de queda de pressão, tipo de compressor, requisitos de manutenção e custos operacionais e de ciclo de vida.
A queda de pressão é particularmente importante porque cada componente de tratamento introduz alguma resistência ao fluxo de ar. Uma perda excessiva de pressão no sistema pode aumentar a energia necessária para fornecer pressão utilizável no ponto de uso.
Para mais informações, consulte o guia sobre queda de pressão em sistemas de ar comprimido.
Manutenção de filtros e secadores
Filtros e secadores devem ser mantidos como um único sistema de tratamento, embora seus requisitos individuais de manutenção sejam diferentes.
Os elementos filtrantes devem ser inspecionados e substituídos de acordo com sua condição, pressão diferencial, horas de operação e recomendações de manutenção aplicáveis.
A manutenção dos secadores depende da tecnologia. Os secadores por refrigeração exigem atenção aos drenos, condensadores, evaporadores, componentes do sistema de refrigeração e desempenho do ponto de orvalho sob pressão. Os secadores por adsorção também exigem inspeção do adsorvente, válvulas, sistemas de regeneração e controles.
O monitoramento do sistema completo de tratamento ajuda a identificar aumento da queda de pressão, redução do desempenho de secagem, problemas de drenagem e deterioração dos filtros antes que afetem os equipamentos a jusante.
Conclusão
Filtros e secadores de ar comprimido solucionam diferentes aspectos do mesmo problema de qualidade do ar.
Os filtros controlam partículas, aerossóis de óleo e outros contaminantes filtráveis. Os secadores reduzem o vapor de água e diminuem o ponto de orvalho sob pressão. Separadores e drenos removem a água líquida condensada.
Quando esses componentes são corretamente combinados, o sistema de tratamento de ar comprimido pode proporcionar o nível de secagem e limpeza realmente exigido pelo processo.
O objetivo não é simplesmente instalar mais filtros ou o secador com o menor ponto de orvalho disponível. O objetivo é projetar a combinação correta de filtragem, secagem, separação e drenagem de acordo com a qualidade de ar necessária, as condições do sistema e o custo operacional.
Os usuários que estiverem avaliando opções completas de equipamentos também podem consultar a linha de produtos de tratamento de ar comprimido da Lingyu.
