Quatro modelos de secadores de compressores de ar: Vantagens e desvantagens

Os serviços essenciais para a maioria dos processos de fabrico são a água, a eletricidade e o gás natural, mas o mesmo acontece com o ar comprimido. Muitas empresas de fabrico e indústrias dependem dele e da sua qualidade para as suas operações diárias. A remoção da humidade é, portanto, uma prioridade para melhorar a qualidade do ar comprimido. Os secadores de compressores de ar são a solução que deve considerar se estiver à procura de otimização do sistema de ar comprimido.

Existem quatro tipos de secadores de compressor de ar e a principal diferença entre cada tipo de secador é o agente que é colocado no interior da máquina para secar o ar que entra.

• Secadores por refrigeração

• Secadores dessecantes

• Secadores químicos

• Secadores de ar de membrana

O que é um secador de ar de compressor?

A humidade pode entrar no ar e na máquina do compressor de ar de várias formas diferentes. É possível que esteja a ser utilizado um compressor de ar subdimensionado ou que o compressor de ar tenha peças com mau funcionamento, fazendo com que absorva mais humidade do ar circundante. O ambiente operacional em que um compressor é utilizado também faz diferença. Por exemplo, as atmosferas com elevada humidade são capazes de reter muito mais humidade do que as atmosferas não húmidas. Quando o ar atinge uma temperatura que favorece a saturação de humidade e a condensação, esta é conhecida como o ponto de orvalho.

Embora haja sempre algum nível de humidade, o excesso de humidade pode causar ferrugem, corrosão e contaminar a qualidade do ar comprimido. O ar comprimido de má qualidade pode danificar o produto final ou a sua utilização final. Para reduzir a quantidade de humidade no seu ar comprimido e prolongar a vida útil da máquina, é essencial um secador de ar comprimido.

Um secador de ar comprimido é uma máquina concebida para reduzir significativamente a quantidade de humidade no ar comprimido. Para além de criar um local de trabalho mais seguro e higiénico para os funcionários, os secadores de ar promovem produtos de alta qualidade e minimizam a contaminação do ar comprimido. Em alguns casos, como em ambientes de trabalho particularmente húmidos, um secador de ar pode significar a diferença entre encerrar as operações ou fazer avançar a produção.

Antes de saber como escolher um secador para compressor de ar comprimido, deve conhecer as seguintes informações sobre o compressor de ar e a empresa:

• Utilizações específicas do ar comprimido

• Pressão de ponto de orvalho desejada

• A temperatura do ar necessária

• Com que frequência o ar comprimido será utilizado

• O tipo de ambiente em que o compressor de ar funciona

É de notar que podem ser necessários vários tipos diferentes de compressores de ar e, consequentemente, vários tipos de secadores de ar.

Tipos de secadores de ar comprimido

Embora muitas vezes se considere que os desumidificadores e os compressores de ar são necessários principalmente para as grandes operações, as empresas mais pequenas também podem beneficiar do saneamento e da potência que esta maquinaria proporciona. Mesmo que se trate de uma operação com menos de 10 empregados, um sistema de secagem por ar comprimido pode ajudar a aumentar o volume de produção.

1. Secadores por refrigeração

   De todos os secadores de compressores de arO secador refrigerado ou por refrigeração é o mais popular. O secador de ar refrigerado funciona de forma semelhante aos frigoríficos domésticos, uma vez que utiliza um processo de arrefecimento que evita a humidade. A principal diferença reside nos elementos que são arrefecidos. Enquanto um frigorífico de cozinha arrefece e conserva os alimentos, um secador de ar por refrigeração mantém e conserva os alimentos. melhora a qualidade do ar nas fábricas.

   No caso de um secador por refrigeração com compressor, o ar comprimido é arrefecido a 1°C. Uma vez que o ar tenha passado pela válvula de entrada, a humidade é extraída e drenada, e o ar recém-seco é reaquecido com o ar de entrada. No final de cada ciclo, o ar comprimido de saída tem um ponto de orvalho entre 1-4ºC. Globalmente, o processo de secagem por refrigeração cria um ambiente de trabalho mais higiénico e muito mais propício ao fabrico.

   Vantagens dos secadores por refrigeração

   • A sua instalação é mais barata do que a de outros sistemas de secagem ao ar.

   • Os custos de funcionamento e de manutenção contínua são mais baixos com sistemas refrigerados.

   • Os sistemas refrigerados são resistentes às partículas de óleo transportadas pelo ar.

   Desvantagens dos secadores por refrigeração

   • Estes tipos de sistemas de secagem não são recomendados para temperaturas abaixo de zero, uma vez que a humidade do ar pode congelar e danificar a máquina.

   • Os secadores por refrigeração têm uma capacidade mínima de ponto de orvalho.

   Secador não cíclico para compressoresNum secador por refrigeração não cíclico, o refrigerante circula perpetuamente no interior da máquina. Isto permite uma resposta rápida a alterações na carga, quer se trate de uma densidade de humidade baixa ou alta no ar de entrada. Desta forma, os ambientes fabris com motores a vapor podem ser desumidificados da mesma forma que os ambientes com baixa humidade. O caudal de refrigerante é regulado com uma válvula de derivação ou de descarga. Na maioria das unidades, o refrigerante é condensado por um permutador de calor após o processo de compressão ter completado um ciclo. Nos secadores por refrigeração é utilizada uma gama de fluidos frigorigéneos sem cloro, tais como os mais ecológicos R134A e R410A.

   Duas vantagens significativas de um secador por refrigeração não cíclico são o ponto de orvalho constante e a sua capacidade de funcionamento contínuo. No entanto, devido a este funcionamento contínuo, os secadores não cíclicos não conservam energia durante os períodos de baixo caudal de ar.

   Secadores cíclicos para compressores de arOs secadores por refrigeração cíclica utilizam o refrigerante para arrefecer uma massa de glicol ou alumínio, que rodeia a passagem de ar. O ar comprimido é então arrefecido por um dissipador de calor controlado termostaticamente. Ao contrário dos secadores por refrigeração não cíclicos, os sistemas cíclicos funcionam para conservar energia durante os períodos de baixo caudal de ar. No entanto, o ponto de orvalho é variável. Os secadores por refrigeração cíclicos são também dispendiosos, em parte devido ao seu tamanho e peso.

2. Secadores dessecantes

   Este tipo de secador utiliza dessecantes para secar o ar comprimido num processo conhecido como adsorção, em que a humidade adere ao dessecante sem se dissolver. Basicamente, um secador dessecante funciona da seguinte forma:

   O ar comprimido é enviado através de um recipiente que contém um par de torres, ambas cheias com um agente de secagem específico, como gel de sílica ou alumina activada. O agente de secagem aspira a humidade do ar comprimido através de um processo de adsorção. À medida que este processo prossegue, o dessecante fica saturado. O processo de secagem muda de uma torre para outra, e o ar comprimido do sistema sopra o material dessecante para o secar.

   Os secadores de adsorção podem ser sem calor, aquecidos internamente ou aquecidos externamente. Nos secadores dessecantes regenerativos da variedade sem aquecimento, não existem aquecedores, nem internos nem externos. A 100 psig, este tipo de secador tem normalmente um ponto de orvalho de -40°C, embora por vezes o ponto de orvalho possa descer até aos 100 graus negativos. Nos secadores de dessecante reactivados pelo calor, um aquecedor pode fazer parte do sistema, quer interno quer externo. Com um aquecedor interno, é necessário menos ar de purga para o processo regenerativo. Nos secadores de dessecante que utilizam aquecedores externos, o ar de purga aquecido representa até 10% do caudal de ar do secador. É frequentemente necessário um filtro coalescente para proteger o dessecante da contaminação por óleo.

   Os secadores por adsorção são importantes numa vasta gama de aplicações industriais, onde o processo de secagem é necessário para manter a integridade das operações e também para manter a qualidade do produto. Em suma, os secadores por adsorção permitem a manutenção de ambientes com humidade controlada. Em alguns dos ambientes mais sensíveis, os desumidificadores por refrigeração não são capazes de fornecer níveis de secagem adequados e, na verdade, teriam o efeito de serem demasiado bruscos ou insuficientes.

   Os secadores por adsorção são muitas vezes considerados mais potentes do que os desumidificadores por refrigeração, porque estes últimos funcionam a um nível que é, de certa forma, determinado pela temperatura do ar ambiente num determinado dia. Por conseguinte, os desumidificadores por refrigeração funcionam melhor em temperaturas mais quentes, enquanto os secadores por adsorção atingem a sua eficiência máxima em ambientes mais frios.

   Os secadores dessecantes são normalmente utilizados nas seguintes aplicações:

   • Processamento de materiais: Qualquer material tem os seus próprios requisitos de processamento, que devem ser cumpridos sem desvios para que as coisas se concretizem como planeado. Os secadores de ar dessecantes ajudam a tornar isto possível.

   • Prevenção de bolor: Quando a humidade se evapora nas superfícies, transforma-se em bolor, o que reduz a higiene em qualquer ambiente de trabalho. Com um sistema de secagem por ar comprimido, as fábricas livram-se do bolor.

   As seguintes indústrias, em particular, obtêm enormes benefícios da utilização de sistemas de secagem por dessecante: 

   • Cuidados de saúde: Em ambientes onde os pacientes são tratados e os medicamentos são prescritos e administrados, a higiene do ar é de extrema importância. Para este efeito, os secadores por dessecação oferecem.

   • Alívio de inundações: Os secadores dessecantes são um elemento comum em cenários de socorro a inundações, uma vez que, depois de uma inundação ter passado por uma área, as propriedades têm de ser secas o mais rapidamente possível para evitar que a água da inundação se evapore e cause bolor na madeira e no mobiliário.

   • Secagem de alimentos: A humidade pode apodrecer os alimentos antes de saírem da fábrica se o ar ambiente não for desumidificado e as partículas de água removidas com um secador dessecante.

   • Produção de tecidos: A humidade do ar pode encolher e danificar as superfícies dos tecidos em instalações de prensagem que não disponham de meios suficientes para controlar a qualidade do ar ambiente.

   • Pistas de gelo: Para manter um leito de gelo sólido, uma pista de gelo tem de manter o calor e a humidade ambiente sempre no mínimo, o que torna os sistemas de secagem dessecantes essenciais nestas instalações.

   • Basicamente, qualquer produto que possa perecer, atrair bolor ou ser facilmente danificado só deve ser fabricado em ambientes onde são utilizados secadores de ar comprimido em permanência.

    Vantagens dos secadores dessecantes para compressores de ar

   • Os secadores dessecantes regenerativos têm pontos de orvalho baixos.

   • Estes secadores funcionam com um custo de funcionamento razoável.

   • Os secadores dessecantes podem ser utilizados em ambientes remotos e perigosos.

   Desvantagens dos secadores de adsorção

   • Os custos iniciais de instalação de um sistema dessecante podem ser elevados.

   • O leito dessecante destes secadores deve ser substituído de três em três ou de cinco em cinco anos.

   • As partículas de óleo em suspensão no ar podem degradar o dessecante se não forem devidamente filtradas.

   • Os secadores dessecantes necessitam normalmente de ar de purga.

   Comparemos o secador de ar por adsorção com os secadores de ar por refrigeração.

   Apesar das suas diferenças mecânicas, os secadores por refrigeração e os secadores por adsorção têm mais semelhanças do que diferenças, uma vez que ambos servem para remover a humidade do ar ambiente circundante. Por conseguinte, o debate entre os dois tipos de secadores não é tanto sobre qual é o melhor, mas qual é o mais adequado às necessidades de um determinado ambiente. Nalguns casos, os sistemas de secador por refrigeração e dessecante funcionam melhor em combinação, porque os pontos fortes de um secador compensam os pontos fracos do outro e vice-versa.

   Em todo o caso, as preocupações mais frequentes dos fabricantes são as seguintes

   • Ambientes de alta temperatura: Em ambientes de alta temperatura, os secadores por refrigeração são mais económicos do que os desumidificadores de adsorção. Os secadores por refrigeração raramente são utilizados em temperaturas mais baixas porque os ambientes mais frios exigiriam uma diminuição da temperatura da serpentina, o que acabaria por provocar o congelamento da serpentina. Não existe uma forma real de evitar este fenómeno, uma vez que as soluções que existem - ciclos de descongelação, soluções de salmoura, etc. - são difíceis de aplicar.
   • Ambientes de baixa temperatura: Em ambientes de baixa temperatura, onde os níveis de humidade também são mais baixos, os sistemas de dessecação são a opção de secagem mais económica. Por isso, os secadores de adsorção são optimizados e utilizados em ambientes de 40 graus ou menos. Na maioria dos sistemas dessecantes, a entrada é montada com uma serpentina de arrefecimento ou DX. Isto cria um efeito de arrefecimento duplo, através do qual o ar é reduzido do calor e das partículas de água no ar à medida que entra no secador, sendo depois arrefecido e desidratado dentro do sistema.
   • Custos da energia térmica: Em ambientes onde os custos da energia térmica são superiores aos custos da eletricidade, os secadores por adsorção são o sistema mais rentável. Em contrapartida, os secadores por refrigeração são a opção mais rentável quando os custos da eletricidade excedem os do vapor ou do gás. Por conseguinte, os custos de energia podem ser um fator determinante na escolha de um sistema ou de outro quando se diz poupança de energia em sistemas de ar comprimido. No entanto, idealmente, isto apenas determinaria qual o tipo de secador mais adequado para a maioria das aplicações, sem excluir completamente o outro.

   As aplicações mais susceptíveis de favorecer um método de secagem predominantemente por dessecante em detrimento dos refrigerantes são as indústrias de transformação de alimentos, de produção de medicamentos, de montagem de automóveis e de armazenamento marítimo. 

   Na maioria das aplicações em que as temperaturas excedem o limite do dessecante em dois dígitos, os secadores por refrigeração são a opção mais eficiente e economicamente sensata. No entanto, mesmo em locais mais quentes, a utilização ocasional de um secador por refrigeração pode ajudar a reduzir os custos ao longo de um ano se for utilizado nas alturas certas, como nas semanas mais frias do inverno. Por exemplo, os custos de arrefecimento de um edifício equipado com AVAC podem ser reduzidos tratando o ar com um sistema dessecante, que pode ajudar a reduzir o consumo de energia das ventoinhas e bombas e também reduzir as serpentinas profundas e as quedas de pressão.

3. Secadores de ar químicos

   Os secadores químicos utilizam um processo de passagem de ar comprimido sobre um leito de produtos químicos deliquescentes até os produtos químicos ficarem saturados com o excesso de humidade do ar. Os produtos químicos utilizados neste processo são aqueles que têm uma capacidade natural de atração de água, como o sódio, o cloreto de cálcio e o lítio.

   À medida que estes produtos químicos atraem e acumulam humidade, são removidos, juntamente com a água que acumularam. Por esta razão, ter um sistema de filtragem de alta qualidade é crucial para o bom funcionamento do secador de produtos químicos. Caso contrário, existe o risco de estes químicos se acumularem ao longo do tempo e causarem problemas de desempenho do compressor e de qualidade do ar comprimido.

   Vantagens 

   • O funcionamento destes secadores é relativamente simples e requer pouca monitorização contínua.

   • Não há partes móveis para manter.

   • Para além do custo contínuo da substituição dos produtos químicos, a instalação inicial é geralmente barata. 

   Desvantagens 

   • A substituição dos produtos químicos pode ser dispendiosa, especialmente se a máquina de secar for utilizada frequentemente.

   • Dependem de sistemas de filtragem de alta qualidade para funcionarem eficazmente.

   • A remoção de produtos químicos saturados pode ser complicada e dispendiosa.

4.  Secadores de ar de membrana

   Os secadores de membrana são frequentemente utilizados para desumidificação e para aplicações que requerem separação de gases, incluindo a produção alimentar. Quando o ar comprimido entra num secador de ar de membrana, move-se através de feixes de fibras de membrana semi-permeáveis. Estas fibras permitem que certos materiais, como o oxigénio, passem através da membrana, separando-o do gás desejado. Estes secadores são normalmente dimensionados para pequenos projectos e pontos de utilização únicos.

   Vantagens

   • Os secadores de membrana não necessitam de eletricidade, o que os torna ideais para funcionamento à distância.

   • O seu funcionamento é mais silencioso do que o de outras máquinas de secar.

   • A manutenção é fácil e económica.

   Desvantagens 

   • Requerem ar constantemente limpo, sem óleo e partículas.

   • Requerem um pré-filtro que deve ser mudado frequentemente para evitar o entupimento. 

Conselhos sobre secadores de compressores de ar

Possuir um secador de ar é essencial para melhorar a qualidade e a eficiência do ar comprimido. Para tirar o máximo partido do seu investimento, eis um resumo das dicas sobre secadores para compressores de ar:

• Melhore a qualidade do seu ar de entrada: Quanto menos contaminado estiver o ar de entrada, menos o compressor e o secador de ar têm de trabalhar para o purificar. Os contaminantes podem ser líquidos, sólidos ou gasosos, e podem entrar no ar antes de ser processado pela máquina, ou dentro da própria máquina. Duas medidas que pode tomar para minimizar esta contaminação são a promoção de um espaço de trabalho limpo e a introdução de um sistema de filtragem no seu ciclo de ar comprimido. Se a indústria exigir ar altamente regulado, um sistema de compressão não lubrificado também é recomendado.

• Utilizar um sistema de armazenamento de ar comprimido: Utilizar um tanque de armazenamento de ar comprimido para armazenar o ar seco e filtrado depois de ter sido comprimido. Isto ajudará a evitar que a humidade volte a entrar no ar, poupando tempo, energia e recursos valiosos. 

• Programar a manutenção preventiva do compressor de ar: Um sistema de secagem de ar eficiente pouco significa se a máquina de ar comprimido não estiver a funcionar corretamente. Para evitar contratempos na produção, recomenda-se a programação de controlos regulares de manutenção preventiva para os sistemas de compressor e secador de ar. Também deve ser criado e implementado um sistema de monitorização para o manter atualizado sobre o estado do seu equipamento e a qualidade do ar produzido. A adoção de medidas preventivas como estas pode alertá-lo para potenciais problemas e fazer com que estes sejam ajustados antes de se tornarem reparações dispendiosas e demoradas mais tarde.