Oltre il valore del punto di rugiada: come garantire aria compressa asciutta di alta qualità nei tuoi processi

Per mantenere asciutta l'aria compressa non è sufficiente conoscere i valori del punto di rugiada. Per ottenere aria compressa di alta qualità è necessario attenersi alle buone norme di misurazione, installare i sensori secondo le migliori pratiche e posizionarli in modo strategico. Il rispetto di questi fattori assicura la qualità del prodotto, la protezione delle apparecchiature e una maggiore efficienza energetica.

Importanza dell'umidità nell'aria compressa

L'aria compressa utilizzata in numerose applicazioni industriali deve rimanere asciutta. La presenza di umidità nell'aria compressa può infatti causare corrosione, ostruzione delle valvole, congelamento delle linee, contaminazione del prodotto e proliferazione microbica. Se l'aria compressa non è asciutta, può passare rapidamente dall'essere una "quarta utility" pulita e affidabile a rappresentare un rischio per la qualità e la manutenzione.

La misura della secchezza dell'aria compressa può essere effettuata in vari modi, ma non tutti i metodi sono uguali.

L'umidità relativa (RH), ad esempio, indica la percentuale di acqua in relazione alla quantità che l'aria può trattenere a una determinata temperatura. Tuttavia, l'umidità relativa cambia in base alla temperatura e pertanto non rappresenta un parametro significativo per valutare il rischio di condensazione in un sistema ad aria compressa.

Il punto di rugiada, invece, indica la temperatura esatta a cui l'umidità si condensa in acqua o ghiaccio. Dipende dalla pressione e mostra in quale punto e momento del processo si può presentare il rischio che si formi umidità nell'aria compressa. Per questo è la variabile di controllo ideale: se il punto di rugiada è superiore a 0 °C, vi è rischio di condensazione e corrosione nel processo. Più è basso il punto di rugiada, maggiore è la sicurezza.

I valori target tipici del punto di rugiada per tipo di essiccatore sono:

• Essiccatore refrigerato: ~+5 °C
• Essiccatore ad adsorbimento: ~-40 °C o inferiore

Come misurare correttamente il punto di rugiada

Il punto di rugiada dipende dalla pressione, pertanto la compressione dell'aria influisce sulla misura. È importante tenerne conto se si scarica aria nell'atmosfera prima di eseguire una misurazione, poiché il punto di rugiada nel punto di misurazione è diverso da quello nel processo. Quando è necessario il punto di rugiada in pressione, è consigliabile effettuare la misurazione alla pressione di processo oppure correggere la misurazione con attenzione.

Un valore del punto di rugiada basso non aiuta se la misurazione non riflette le condizioni effettive del processo. 

Tre semplici passaggi per misurare correttamente il punto di rugiada

1. Selezionare uno strumento con l'intervallo di misura corretto.
2. Conoscere le caratteristiche di pressione dello strumento. Ad esempio, dato che alcuni strumenti presenti sul mercato non sono in grado di misurare alla pressione di processo, occorre correggere la misurazione per determinare il punto di rugiada in pressione.
3. Installare il sensore correttamente, seguendo le istruzioni del produttore. Non installare i sensori del punto di rugiada su estremità senza uscita delle tubazioni dove non è presente flusso d'aria.

Dove misurare il punto di rugiada

Il posizionamento dei sensori è fondamentale per la misurazione del punto di rugiada. Se si installa un sensore solo dopo l'essiccatore e in nessun altro punto, le misurazioni confermeranno soltanto che l'uscita dell'essiccatore rientra nei parametri previsti. È opportuno collocare sensori anche nei punti critici di utilizzo e alle estremità della linea, in questo modo sarà possibile individuare eventuali perdite o dispersioni dovute al raffreddamento e alla distribuzione.

Ad esempio, Walki Oy Valkeakoski utilizza una configurazione di monitoraggio con sensori collocati dopo l'essiccatore e all'estremità della rete di aria compressa. Questo ha permesso di ricevere allarmi in tempo reale quando un malfunzionamento dell'essiccatore ha causato un aumento dei livelli di umidità. Nello specifico, il sistema ha attivato un allarme automatico quando il punto di rugiada nell'impianto dell'aria compressa ha raggiunto -25 °C. Grazie a questi allarmi, Walki ha potuto intervenire tempestivamente, evitando che il problema avesse un impatto negativo sul processo produttivo.

Cinque requisiti di installazione essenziali per una misurazione accurata del punto di rugiada

Per fornire dati precisi, anche il miglior sensore del punto di rugiada deve essere installato correttamente. Di seguito sono elencati i cinque aspetti essenziali da verificare durante l'installazione per assicurare la massima precisione delle misurazioni del punto di rugiada.

• Utilizzare i materiali giusti. La scelta ideale è l'acciaio inox con una buona finitura superficiale per tubazioni e componenti. Evitare la gomma e la plastica igroscopiche, poiché possono assorbire umidità e rilasciarla nell'aria. Il PTFE rappresenta un'eccezione per temperature fino a circa -40 °C, grazie al bassissimo assorbimento di umidità rispetto ad altre materie plastiche.
• Verificare la tenuta delle connessioni. Le misurazioni del punto di rugiada sono estremamente sensibili anche a minime perdite nel sistema. È necessario che tutte le connessioni siano ermetiche e ben sigillate; per le filettature coniche (NPT), utilizzare nastro in PTFE. Per le filettature cilindriche, come G½", la rondella di tenuta fornita con lo strumento deve essere installata tra la sonda e la cella di campionamento.
• Mantenere regolare il flusso. Affinché la lettura dei sensori del punto di rugiada sia accurata, il flusso attraverso il componente di rilevamento deve essere leggero ma continuo. Una portata più elevata offre in genere un tempo di risposta migliore, tuttavia un flusso di 1-2 l/min è in genere sufficiente per i sensori di alta qualità. Non installare sensori nei punti ciechi privi di flusso d'aria e assicurarsi di spurgare le linee di campionamento prima di effettuare la misurazione.
• Evitare la condensazione nella linea di campionamento. L'intera linea di campionamento, che include valvole e raccordi, deve essere mantenuta sopra il punto di rugiada del processo per prevenire la formazione di acqua. Se necessario, utilizzare linee riscaldate o a tracciamento termico.
• Configurare la misurazione in modo corretto. Un'installazione diretta in linea è appropriata se il flusso d'aria è sufficiente e la temperatura è prossima a quella ambiente. Una cella di campionamento protegge i sensori da picchi di gas o acqua calda e consente gli interventi di manutenzione sui sensori sotto pressione.

Qual è la soluzione migliore: il controllo a campione o il monitoraggio in continuo?

Ognuno dei metodi ha uno scopo specifico: i controlli a campione contribuiscono a risolvere i problemi, mentre il monitoraggio in continuo è utile per prevenirli.

Il controllo a campione mediante una sonda portatile per il punto di rugiada e un data logger è ideale per audit, risoluzione dei problemi e controlli di taratura. L'individuazione e la riparazione delle perdite e la corretta regolazione dell'essiccazione consentono in genere risparmi di energia. Ad esempio, SmartAir and Energy Oy utilizza Indigo80 di Vaisala per consentire ai clienti che utilizzano aria compressa di ridurre i consumi energetici e risparmiare sui costi relativi. 

Il monitoraggio in continuo fornisce una panoramica in tempo reale dello stato del sistema e attiva allarmi automatici in caso di derive o picchi del punto di rugiada. Le derive o i picchi possono indicare un malfunzionamento dell'essiccatore, il cambio di torre o un'improvvisa variazione del carico. Ad esempio, nello stabilimento Walki di Valkeakoski, i sensori hanno attivato un allarme quando il punto di rugiada è salito a -25 °C. Ciò ha permesso di intervenire tempestivamente prima che la variazione avesse un impatto sulla qualità del prodotto. Il monitoraggio in continuo fornisce anche dati relativi ai trend di misura, utili per la pianificazione della manutenzione e degli investimenti.

Quali sono gli standard di riferimento per la qualità dell'aria compressa?

Lo standard principale per la misurazione della purezza dell'aria compressa è ISO 8573, che suddivide la qualità dell'aria compressa in classi relative a particelle, acqua e olio. Questo standard copre nove aree, tra cui contaminanti e classi di purezza, oltre ai metodi di test effettivi per una vasta gamma di variabili tra cui olio, gas, acqua e umidità. La misura del punto di rugiada permette di attestare la conformità alla componente dello standard relativa all'acqua.

Nei settori in cui l'igiene è fondamentale e vi è il rischio di proliferazione microbica, lo standard ISO 8573-7 copre i contaminanti vitali. Secchezza e pulizia dell'aria compressa sono tra le barriere principali contro la proliferazione microbica.

Vantaggi degli strumenti moderni per il punto di rugiada

Gli strumenti moderni per la misura del punto di rugiada presentano differenze significative rispetto ai precedenti igrometri a specchio freddo e alle più lente sonde capacitive. I sensori DRYCAP® di Vaisala sono dotati di un polimero a film sottile altamente sensibile che fornisce:

• Risposta rapida da umido a secco e viceversa
• Stabilità a lungo termine e minima necessità di taratura periodica
• Elevata tolleranza agli ambienti soggetti a condensazione
• Immunità alla contaminazione grazie alla funzione automatica di spurgo chimico
• Eccellente precisione con isteresi molto bassa
• Tempi di risposta rapidi con deriva minima

Ai tecnici che devono convertire il punto di rugiada atmosferico in punto di rugiada in pressione e viceversa o eseguire altri calcoli e conversioni complessi relative all'umidità, Vaisala offre un calcolatore dell'umidità gratuito e facile da utilizzare.  

Per saperne di più sull'aria compressa e sulla misura del punto di rugiada, scarica la Guida digitale sull'aria compressa o guarda il webinar Aspetti fondamentali del punto di rugiada nell'aria compressa.