L’aria compressa resta un sistema fondamentale nei sistemi di produzione anche ai tempi dell’industria 4.0 e restano, inoltre, un componente importante di tutti quei componenti pneumatici dell’automazione industriale. In questo articolo vediamo un aspetto importante di questi sistemi, ovvero la qualità dell’aria compressa.

A cosa servono i sistemi di trattamento aria

Nell’aria compressa sono infatti contenuti umidità, impurità e residui di olio ( solitamente generato dai compressori dove la pressione viene generata ) che, se superano determinati valori, possono causare malfunzionamenti e blocchi della produzione. Pensiamo inoltre ad applicazioni particolari come l’industria alimentare, quella farmaceutica o gli ambienti ospedalieri, dove la presenza di queste impurità non può essere tollerata. A tale scopo ai compressori vengono affiancati dei sistemi di trattamento aria, che provvedono ad inviare lungo il circuito aria purificata ad essiccata.

Per l’essiccazione, in particolare, si utilizzano i cosiddetti essicatori che possono essere:

• – essiccatori a refrigerazione ( essiccatori firgoriferi )
• – essiccatori ad estrazione.

Per avere un’idea di quali siano le caratteristiche degli essiccatori per aria compressa basta consultare un catalogo di essiccatori, come ad esempio quello del sito compressoriaria.it

La Norma ISO 8573-1

La norma di riferimento per definire la qualità dell’aria prodotta da un sistema di trattamento aria è redatta dall’ISO e si chiama norma ISO 8573-1:2010. Vengono definite 6 classi di purezza in ordine decrescente ( più basso è il numero, più pura è l’aria ) e viene inoltre aggiunta una “classe zero” definita dal produttore del sitema quando vuole realizzare sistemi superiori in purezza alla classe 1, secondo standard che dovrà definire e garantire in autonomia.

I parametri considerati dalla norma per valutare la purezza dell’aria compressa sono 3 e determinano le tre cifre che compongono la classe:

• – polveri o particelle solidi, misurate per numero di particelle per metro cubo;
• – acqua, misurata per punto di rugiada in pressione ( °C o °F );
• – olio, misurato per mg per metro cubo.

Pertanto un sistema di trattamento aria di classe 1.4.1 , per fare un esempio, sarà di classe 1 rispetto al particolato, 4 rispetto all’umidità e 1 rispetto all’olio.

Polveri o particelle solide in particelle per metro cubo

Le particelle solide, detta anche particolato, sono classificate in base al loro diametro e in particolare la norma tiene conto di tre diverse dimensioni:

• – polveri di diametro compreso tra 1 micrometro e 5 micrometri
• – particolato di diametro compreso tra 0.5 micrometri e 1 micrometro
• – diametro compreso tra 0.1 micrometri e 0.5 micrometro

Per le polveri o particelle solide sono fissati i seguenti limiti:

• – inferiore a 5mg di particelle per metro cubo per rientrare nella classe 6
• – inferiore a 100.000 parti per metro cubo, con diametro massimo di 1 micron per rientrare nella classe 5
• – inferiore a 10.000 parti per metro cubo, con diametro massimo di 1 micron per rientrare nella classe 4
• – la classe 3 tollera al massimo 1.000 particelle per metro cubo di diametro tra 1 micron e 5 micron, ma ne ammette 90.000 tra 0.5 e 1micron
• – la classe 2 tollera al massimo 100 particelle per metro cubo di diametro tra 1 micron e 5 micron, ma ne ammette 6.000 tra 0.5 e 1micron e 400.000 tra 0.1micron e 0.5 micron
• – la classe 1 tollera al massimo 10 particelle per metro cubo di diametro tra 1 micron e 5 micron, ma ne ammette 400 tra 0.5 e 1micron e 20.000 tra 0.1micron e 0.5 
• – se un produttore vuole immettere sul mercato un sistema di classe 0 devo scendere sotto i limiti della classe 1 e definirne le specifiche in fase costruttiva

Contenuto di acqua: cos’è la temperatura di rugiada

I limiti del contenuto di umidità nell’aria compressa sono misurati con la temperatura di rugiada in pressione ( in lingua inglese Vapor Pressure Dewpoint ) . Il punto di rugiada è il valore della temperatura alla quale l’umidità e il vapore acqueo presenti condensano sulle superfici trasformandosi in acqua liquida. Il tutto alla pressione di esercizio del sistema di trattamento aria.

Pertanto più la temperatura di rugiada è alta, più sarà la concentrazione di acqua nell’aria compressa. Meno sarà presente la concentrazione di umidità, più sarà necessaria una temperatura bassa perché questa condensi creando problemi al sistema di aria compressa.

Classi dell’aria compressa per contenuto di umidità

Per quanto detto nel paragrafo precedente, è intuitivo che la definizione delle classi proceda per temperature di rugiada decrescente:

• – un sistema è di classe 6 se la temperatura di rugiada è inferiore a 10°C (50°F)
• – un sistema è di classe 5 se la temperatura di rugiada è inferiore a 7°C (45°F)
• – un sistema è di classe 4 se la temperatura di rugiada è inferiore a 3°C (37°F)
• – un sistema è di classe 3 se la temperatura di rugiada è inferiore a -20°C (-4°F)
• – un sistema è di classe 2 se la temperatura di rugiada è inferiore a -40°C (-40°F)
• – un sistema è di classe 1 se la temperatura di rugiada è inferiore a -70°C (-94°F)

Come per il particolato, se un produttore vuole immettere sul mercato un sistema di trattamento aria compressa di classe 0 dovrà scendere sotto la temperatura di rugiada del classe 1 e specificarlo nel data sheet del prodotto.

Classi dell’aria compressa per concentrazione di olio

Una certa concentrazione di olio è presente nell’aria compressa proprio per le caratteristiche costruttive dei compressori, che essendo comunque delle macchine meccaniche hanno bisogno di lubrificazione nella maggior parte dei casi. Fanno eccezione i compressori oil free, ovvero senza olio, anche se non è sufficiente che un compressore sia dichiarato Oil Free perché sia completamente privo di concentrazioni infinitesimali di olio: perché ciò avvenga il compressore deve essere Oil free classe zero.

Vediamo comunque quali sono i limiti di concentrazione oleosa fissati dalla norma ISO 8573-1:

• – la classe 4 ammette una concentrazione di olio inferiore a 5mg per metro cubo;
• – la classe 3 ammette una concentrazione di olio inferiore a 1mg per metro cubo;
• – la classe 2 ammette una concentrazione di olio inferiore a 0.1mg per metro cubo;
• – la classe 1 ammette una concentrazione di olio inferiore a 0.01mg per metro cubo.