A utilização de ar comprimido é considerada por muitas empresas como uma das mais importantes formas de energia, sendo insubstituível em diversas aplicações.
Atualmente, cerca de 5 bilhões de toneladas de ar são comprimidas por ano em todo o planeta, gerando um consumo de 400 bilhões de kWh a um custo de 20 bilhões de dólares. Esses dados revelam a importância do sistema para as grandes indústrias.
No entanto, apesar de sua relevância, a utilização de ar comprimido requer alguns cuidados especiais e um consumo consciente evitando, principalmente, a presença de água no processo.
Para o engenheiro Leandro Di Petta, da HBR Ar Comprimido, um dos fatores que requerem mais atenção nesse procedimento é o fato de que o ar ambiente, que é admitido pelos compressores, possui umidade na forma de vapor. "O processo de compressão faz com que o ar diminua de volume e tenha um grande aumento de temperatura. Neste ponto a umidade presente no ar continua em estado de vapor. Após a descarga do compressor ocorrerá o resfriamento do ar, devido o contato com o ambiente, em pressão constante. Devido ao resfriamento umidade presente no ar em forma de vapor condensa e então surge a água no ar comprimido", explica o especialista.
O ar comprimido com água é prejudicial em qualquer utilização, mesmo em aplicações simples como limpeza ou enchimento de pneus. A água também acelera o processo de corrosão de tubulações, instrumentos, ferramentas ou qualquer outro dispositivo pneumático. Para evitar essa situação é necessário a utilização dos secadores de ar comprimido. "Esse equipamento é fundamental para retirada da água do ar comprimido que, na forma condensada ou de vapor saturado ocasiona vários danos na aplicação do ar comprimido. O secador é aplicado em todo processo em que haja compromisso com qualidade e produtividade, seja na automação, transporte pneumático, pintura etc.", diz o engenheiro Jayme M. Bydlowski, diretor da HB Soluções em Ar Comprimido.
O engenheiro Fernando Nogueira, da Kaeser Compressores do Brasil, concorda que a presença de água pode comprometer todo o processo de compressão de ar. "Em uma empresa que utiliza compressores, fatalmente teremos água na linha depois da compressão do ar e posterior passagem pelo resfriador. Explico: o ar comprimido está em uma temperatura muito elevada e quando passa pelo resfriador há a precipitação de condensados que fatalmente irão para a rede da fábrica, prejudicando os equipamentos da empresa", alerta.



Os secadores de ar comprimido estão disponíveis no mercado em dois formatos: adsorção e refrigeração. "A diferença entre estes dois secadores é a temperatura que o ar comprimido será resfriado; o secador de refrigeração utiliza uma temperatura de 3°C e o de adsorção de -40°C. Isto se chama ponto de orvalho, ou seja, a temperatura de resfriamento. Os secadores por adsorção são utilizados em aplicações específicas como alimentos e indústrias farmacêuticas", comenta Fernando.
O residual de vapor de água pode ter uma grande interferência no processo produtivo. "Por exemplo, na fabricação de sorvete, junto com a massa, é adicionado ar comprimido seco para garantir a não proliferação de micro-organismos vivos, tal segurança somente pode ser oferecida por um secador por adsorção, cujo ponto de orvalho à pressão de operação pode ser de até -70ºC, que corresponde a um residual de 0,11738 g/m³ de vapor de água. O secador por refrigeração é projetado para entregar o ar comprimido com um ponto de orvalho à pressão de operação de +3ºC, ou seja, 5 g/m³ de vapor de água", explica Jayme.
A grande maioria das aplicações requer apenas que o ar esteja seco, sem a presença de água no estado líquido. Para estes casos são utilizados os secadores por refrigeração. "Como o próprio nome diz o seu princípio de funcionamento se baseia na refrigeração do ar comprimido. O ar comprimido é resfriado até uma temperatura de +3ºC. Com o resfriamento o ar perde a capacidade de absorver umidade na forma de vapor e surgem os condensados. Estes condensados são então eliminados do sistema a partir de purgadores. Após isso, o ar é aquecido novamente para uma temperatura próxima da temperatura ambiente e segue seco para o restante do sistema. Neste caso, dizemos que o ar comprimido tem um ponto de orvalho de +3ºC, pois, após a secagem, somente é possível o surgimento de condensados (água) quando a temperatura do ar atingir novamente +3ºC. Na maioria das indústrias o ar comprimido sempre estará acima desta temperatura, portanto sempre estará seco" diz Leandro.


O secador por refrigeração tem por princípio de funcionamento a diminuição da temperatura do ar comprimido quente e úmido num trocador de calor resfriado por um gás frigorífero. A temperatura do ar comprimido chega próximo aos 3ºC de temperatura provocando a condensação do vapor de água, que é separado do ar por um separador. Um purgador se encarregará de drenar esta água.
"O ar comprimido agora frio e seco encontra com ar quente úmido, que entra no trocador de calor, realizando seu resfriamento e se aquecendo. Dentre as principais características deste equipamento destacamos: construção do mesmo conforme norma existente ISO 7183 – Opção A2; existência de um bom trocador de calor o qual garanta eficiente troca térmica; baixa perda de carga e garantia de ar seco", explica Jayme.
O secador por adsorção possui duas colunas carregadas com material adsorvente que retém em sua superfície as moléculas de água. "Estes secadores operam continuadamente, sendo que enquanto uma coluna opera na secagem do ar comprimido, a outra coluna esta regenerando", afirma Jayme. "De tempos em tempos automaticamente há uma inversão nas torres devido à saturação da sílica que secou o ar que por ela passou", complementa Fernando.
Esse processo de regeneração tem como objetivo retirar a umidade do material adsorvente deixando ele pronto para um novo ciclo de secagem. O procedimento de regeneração pode ser realizado por meio de quatro formas:


Este é o método mais simples de regeneração resultando em equipamentos mais baratos. Nesse processo, 15% a 20% do ar comprimido seco são desviados para o vaso em que está ocorrendo a regeneração e é despressurizado. Desta forma, o ar fica com um poder maior de retenção de umidade que o material adsorvente. O ar retira a umidade e este é descartado para a atmosfera. "Este tipo de regeneração gasta uma grande quantidade de energia, pois boa parte do ar comprimido, 15% a 20% é descartado para a atmosfera", alerta Leandro.



A regeneração a quente é similar a regeneração a frio, porém utiliza uma parcela menor de ar comprimido, cerca de 7%, e este é aquecido por um aquecedor, elétrico ou a vapor, antes de entrar pelo vaso de regeneração. "A operação deste secador fica um pouco mais barata, pois consome menos ar comprimido", indica o engenheiro da HBR Ar Comprimido.



Este secador não utiliza o ar comprimido para a regeneração. É instalado no skid um soprador que capta ar da atmosfera que passa por um aquecedor, elétrico ou a vapor e faz a regeneração. "Esta solução é ainda mais econômica, pois não usa o ar comprimido, consumindo energia somente para o acionamento do soprador e do aquecedor", afirma Leandro.



Este é o método mais econômico de regeneração, pois aproveita o ar comprimido em altíssima temperatura na descarga da umidade compressora com alta capacidade de retenção de umidade, antes do resfriador posterior, para regeneração.
O ar quente proveniente do compressor passa primeiro pela coluna de regeneração, depois passa por um resfriador e separador de condensado e então passa pela coluna de secagem e segue seco para o sistema. "Desta forma não é utilizada nenhuma fonte de energia externa para a regeneração e nem mesmo ocorre o desperdício de ar comprimido. É o método mais econômico de regeneração e é o que mais vem sendo utilizado no mercado", declara o especialista da HBR Ar Comprimido.



Os filtros também desenvolvem um papel importante nesse processo, podendo evitar diversos danos aos equipamentos e a indústria. Os secadores, em geral, utilizam um filtro na entrada, chamado de pré-filtro, e um filtro na descarga, chamado pós-filtro.
Para secadores por refrigeração o pré-filtro tem a finalidade principal de reter óleo e partículas, impedindo a impregnação destas impurezas no interior do equipamento. O pós-filtro tem a finalidade de realizar a filtragem final entregando o ar na pureza requerida.
Para secadores por adsorção o pré-filtro tem a finalidade principal de impedir a entrada de gotículas de água nos vasos, pois estas podem danificar o material adsorvente. O pós-filtro tem a finalidade de reter o particulado gerado pela abrasão do ar no material adsorvente.
"Os filtros utilizados em secadores por adsorção são: na entrada do secador pré e pós-filtro coalescente e, na saída do secador, filtro para pó. O pré-filtro coalescente fará a remoção de partículas de até 1 µ, inclusive água e óleo condensados deixando um residual máximo de óleo 0,5 mg/m³. Já o pós-filtro removerá as partículas de até 0,01 µ, inclusive aerossóis de água e óleo com um residual máximo de óleo de 0,01 mg/m³. Na saída do secador o filtro de pó efetuará a remoção de partículas de até 1 µ. ", comenta Jayme .


"A não utilização destes filtros implica em contaminação do leito de material adsorvente existente dentro do secador, podendo provocar a sua perda e consequente substituição precoce", alerta Jayme.
Já no secador por refrigeração iremos utilizar os filtros na entrada do secador pré-filtro coalescente e na saída do secador pós-filtro coalescente.
O pré-filtro coalescente fará a remoção de partículas de até 1 µ, inclusive água e óleo condensados deixando um residual máximo de óleo 0,5 mg/m³. Na saída do secador o pós-filtro removerá as partículas de até 0,01 µ, inclusive aerossóis de água e óleo com um residual máximo de óleo de 0,01 mg/m³ .
"A não utilização destes filtros acarreta no entupimento, desgaste, envernizamento por óleo degradado do trocador de calor", informa Jayme.