Risoluzione dei problemi: superamento del punto di rugiada negli essiccatori d'aria compressa

1. Descrizione del problema e ambito di applicazione

Questo manuale fornisce procedure sistematiche per la diagnosi e la risoluzione dei problemi associati al superamento del punto di rugiada nei sistemi di preparazione dell'aria compressa. Un punto di rugiada elevato è un indicatore critico della qualità dell'aria che può portare alla condensazione dell'umidità nei sistemi pneumatici, nelle tubazioni e nelle apparecchiature di processo. Ciò, a sua volta, provoca corrosione, danni agli utensili, contaminazione del prodotto e malfunzionamenti dell’automazione.

Sintomi da considerare:

• Elevati valori del punto di rugiada che superano le norme stabilite (ad esempio, +3°C per gli essiccatori a frigorifero).
• La presenza di umidità o condensa visibile nelle tubazioni, nei filtri, nei ricevitori o nei dispositivi finali di consumo dell'aria compressa.
• Guasti prematuri di apparecchiature pneumatiche, valvole o cilindri dovuti a corrosione o lisciviazione di lubrificante.
• Problemi di qualità del prodotto nei processi sensibili all'umidità (ad esempio tintura, imballaggio, prodotti farmaceutici).

Tipi di apparecchiature:

Il manuale si concentra sugli essiccatori d'aria compressa a refrigerazione, che sono i più comuni nel settore per raggiungere un punto di rugiada compreso tra +2°C e +10°C. I metodi diagnostici sono applicabili sia ai modelli ciclici che non ciclici di deumidificatori.

Classificazione di gravità:

• Critico: rischio immediato di danni alle apparecchiature, interruzione della produzione o impatto significativo sulla qualità del prodotto. Richiede un intervento immediato.
• Significativo: prestazioni del sistema ridotte, costi di manutenzione aumentati, potenziali guasti che potrebbero portare a tempi di inattività. È necessario eliminarlo il prima possibile.
• Minori: deviazioni intermittenti o minori che non influiscono sui processi critici, ma indicano il deterioramento delle apparecchiature e possono trasformarsi in problemi significativi. Si consiglia il rilevamento e l'eliminazione pianificati.

2. Precauzioni

ATTENZIONE: Prima di iniziare qualsiasi lavoro diagnostico o di riparazione sull'essiccatore d'aria compressa, è necessario seguire scrupolosamente le norme di sicurezza. La mancata osservanza di queste istruzioni potrebbe provocare lesioni gravi o mortali.

Isolamento delle fonti di alimentazione (LOTO): prima di aprire qualsiasi pannello o accedere ai componenti interni, DEVE scollegare l'alimentazione elettrica al deumidificatore e bloccarlo/tagout in conformità con DSTU EN 10325 e le procedure interne dell'impianto.

Rilascio dell'energia immagazzinata: depressurizzare completamente il sistema di aria compressa prima di lavorare sulle linee dell'aria. Utilizzare valvole di sicurezza e tappi di scarico. Verificare l'assenza di pressione utilizzando manometri.

Lavoro con refrigeranti: i refrigeranti sono sottoposti ad alta pressione e possono causare congelamento a contatto con la pelle e gli occhi. Utilizzare i dispositivi di protezione individuale: occhiali di sicurezza (EN 166), guanti resistenti agli agenti chimici (EN 374) e indumenti protettivi. Evitare di inalare i vapori del refrigerante. Gli interventi con il refrigerante devono essere eseguiti solo da personale certificato in conformità ai requisiti CE e UkrSEPRO.

Alte temperature: i componenti della parte del compressore e la linea calda dell'essiccatore possono avere temperature elevate. Lasciare sempre raffreddare l'apparecchiatura prima di effettuare la manutenzione.

Sicurezza elettrica: qualsiasi intervento sui componenti elettrici deve essere eseguito da un elettricista qualificato. Controllare l'assenza di tensione con un multimetro.

3. Strumenti diagnostici necessari

Per una diagnosi accurata dei malfunzionamenti dell'essiccatore d'aria compressa è necessario il seguente set di strumenti:

4. Lista di controllo della valutazione iniziale

Prima di iniziare una diagnosi dettagliata, è necessario condurre un esame iniziale e raccogliere informazioni. Ciò aiuterà a restringere il campo delle potenziali cause del malfunzionamento.

5. Algoritmo diagnostico sistematico

Questo algoritmo aiuterà a determinare in modo coerente la causa principale del superamento del punto di rugiada.

1. Superamento del punto di rugiada all'uscita dell'essiccatore (> +3°C):
   1. Controllo dell'alimentazione elettrica e del funzionamento del compressore del refrigerante:
      • Se il compressore non si avvia:
      • Controllare la tensione di alimentazione e i fusibili con un multimetro. (ATTENZIONE: i lavori sotto tensione devono essere eseguiti solo da un elettricista qualificato!) Risultato previsto: 380 V ±10%.
      • Controllare il pressostato (alto/basso): se hanno funzionato. Misurare la resistenza di contatto. Risultato atteso: chiuso (per funzionamento normale).
      • Controllare il condensatore di avviamento e gli avvolgimenti del compressore. Risultato atteso: resistenza dell'avvolgimento secondo specifica, capacità del condensatore entro la tolleranza.
      • Se il compressore si avvia ma funziona in modo intermittente o fa rumore:
      • Controllare la corrente operativa del compressore con una pinza. Risultato atteso: entro la corrente nominale. Un eccesso indica problemi meccanici o stress eccessivo.
      • Ascoltare eventuali rumori insoliti (colpi, stridore). Ciò potrebbe indicare usura meccanica.
   2. Valutazione dei parametri del refrigerante:
      • Collegare i manometri alle porte di servizio del compressore.
      • Se la pressione di aspirazione (bassa) è notevolmente inferiore al normale (ad esempio, < 2 bar per R-134a a +3°C di evaporazione):
        1. Causa probabile: Quantità insufficiente di refrigerante (perdita) o blocco parziale della TRV (valvola di termoregolazione).
        2. Diagnostica:
           • Utilizzare un rilevatore elettronico di perdite di refrigerante per cercare perdite in tutte le connessioni, scambiatori di calore, guarnizioni del compressore.
           • Controllare la temperatura delle tubazioni prima e dopo la TRV. Una differenza significativa di temperatura può indicare un intasamento.
      • Se la pressione di scarico (alta) è significativamente più alta del normale (ad esempio > 18 bar per R-134a):
        1. Causa probabile: refrigerante in eccesso, intasamento del condensatore, malfunzionamento della ventola del condensatore o temperatura ambiente elevata.
        2. Diagnosi:
           • Controllare visivamente la pulizia delle alette del condensatore.
           • Controllare il funzionamento del ventilatore del condensatore (giri, alimentazione).
           • Misurare la temperatura all'ingresso e all'uscita del condensatore.
   3. Controllo degli scambiatori di calore:
      • Misurare la temperatura dell'aria compressa all'ingresso del circuito di raffreddamento dell'essiccatore.
      • Misurare la temperatura dell'aria compressa all'uscita del circuito di raffreddamento dell'essiccatore (davanti al separatore di condensa). Risultato atteso: La temperatura dovrebbe essere intorno ai +3°C. Se è notevolmente più alto, lo scambiatore di calore non funziona in modo efficiente.
      • Controllare la temperatura superficiale dello scambiatore di calore del refrigerante (evaporatore) con un pirometro a infrarossi. Risultato atteso: Temperatura uniformemente bassa, senza zone di formazione di ghiaccio (la formazione di ghiaccio indica uno scambio termico insufficiente o problemi con il refrigerante).
      • Valutare visivamente la pulizia esterna delle alette dello scambiatore di calore (evaporatore e condensatore).
      • Misurare la caduta di pressione dell'aria compressa attraverso gli scambiatori di calore. Risultato atteso: caduta non superiore a 0,2 bar. Una differenza maggiore indica un intasamento interno (olio, particelle).
   4. Diagnosi della valvola di scarico:
      • Osservare visivamente il funzionamento della valvola.
      • Se la valvola di scarico è costantemente aperta (perdita d'aria continua):
        1. Causa probabile: Blocco meccanico, guarnizioni usurate, guasto dell'elettrovalvola o del controller.
        2. Diagnosi: Interrompere l'alimentazione dell'aria, smontare la valvola, verificare la presenza di corpi estranei, usura delle guarnizioni. Controllare il segnale elettrico sulla bobina del solenoide.
      • Se la valvola di scarico non si apre (la condensa non viene scaricata):
        1. Causa probabile: blocco della porta di scarico, guasto dell'elettrovalvola, guasto del controller o assenza di segnale.
        2. Diagnosi: controllare il segnale elettrico sulla bobina. Prova ad aprire manualmente (se previsto). Verificare la presenza di condensa nel separatore.
   5. Valutazione del rispetto del carico:
      • Confrontare i parametri effettivi dell'aria in ingresso (pressione, temperatura, portata) con le caratteristiche nominali del deumidificatore.
      • Se la temperatura dell'aria in ingresso supera +45°C o la pressione è inferiore a 6 bar:
        1. Causa probabile: Sovraccarico del deumidificatore dovuto a incoerenza nei parametri della stazione di compressione o a un cambiamento nel processo tecnologico.
        2. Diagnostica: controlla i dati del passaporto del deumidificatore e confrontali con le condizioni operative reali. Valutare la presenza di volume sufficiente del ricevitore per stabilizzare il carico.
      • Se il flusso d'aria supera la capacità nominale del deumidificatore:
        1. Causa probabile: sovraccarico del sistema.
        2. Diagnosi: Misura il flusso d'aria effettivo all'ingresso del deumidificatore.
      • Per deumidificatori a ciclo: Se il deumidificatore si accende/spegne frequentemente o funziona continuamente:
      1. Causa probabile: mancata corrispondenza del carico. Cicli troppo frequenti indicano prestazioni eccessive del deumidificatore, funzionamento continuo - insufficiente.
      2. Diagnostica: analizza i cicli di funzionamento del deumidificatore in base ai registri del controller.

6. Matrice dei malfunzionamenti e delle cause

Questa tabella presenta le probabili cause dei malfunzionamenti, classificate in base alla probabilità, ai test diagnostici e ai risultati attesi.

7. Analisi delle cause profonde di ciascun malfunzionamento

7.1. Problemi con la quantità di refrigerante

Quantità insufficiente di refrigerante (riempimento insufficiente/perdite)

• Perché ciò accade: nel tempo, anche le perdite più piccole possono portare alla perdita di refrigerante. Spesso si verificano perdite in corrispondenza dei giunti, delle guarnizioni dell'albero del compressore o attraverso microfessure nelle tubazioni e negli scambiatori di calore. Un livello insufficiente di refrigerante porta ad una diminuzione della capacità di assorbimento del calore del sistema.
• Come confermarlo: Bassa pressione di aspirazione del refrigerante (<2 bar per R-134a) e aumento del surriscaldamento di aspirazione (+8-12°C sopra la temperatura di saturazione). Si osserva spesso formazione di ghiaccio parziale sull'evaporatore o sul TRV. L'uso di un rilevatore elettronico di perdite di refrigerante è fondamentale per localizzare con precisione la perdita.
• Quali danni provoca: Ridotta efficienza di deumidificazione, surriscaldamento del compressore a causa del raffreddamento insufficiente del motore da parte del flusso di refrigerante, maggiore usura delle parti mobili del compressore e potenziale guasto del compressore.

Refrigerante in eccesso (rabbocco)

• Perché ciò accade: di solito è il risultato di un caricamento improprio del sistema quando viene aggiunto troppo refrigerante.
• Come verificare: pressione di iniezione del refrigerante elevata (>18 bar per R-134a) e sottoraffreddamento del liquido basso o negativo all'uscita del condensatore. Il compressore funziona con carico maggiore.
• Che danni provoca: un aumento della pressione del sistema può attivare relè di sicurezza ad alta pressione, malfunzionamenti del compressore e sovraccarico dei componenti elettrici.

7.2. Contaminazione dello scambiatore di calore

Contaminazione interna (lato aria)

• Perché ciò accade: il circuito dell'aria dell'essiccatore può essere contaminato da olio, polvere e altre particelle fornite con l'aria compressa se non è presente o è inefficace un sistema di prefiltraggio. Ciò crea uno strato isolante sulle superfici interne dello scambiatore di calore, impedendo un efficiente trasferimento di calore.
• Come confermarlo: Aumento della caduta di pressione dell'aria compressa attraverso lo scambiatore di calore (superiore a 0,3 bar). La temperatura dell'aria all'uscita dell'evaporatore aumenta, nonostante i normali parametri del refrigerante.
• Quali danni provoca: Diminuzione dell'efficienza dello scambio di calore, aumento del punto di rugiada, aumento del carico sul compressore del refrigerante, nonché potenziale intasamento dei canali dello scambiatore di calore, che ne richiede la sostituzione.

Contaminazione esterna (lato aria del condensatore)

• Perché ciò accade: Polvere, sporco, fibre e altri contaminanti ambientali possono depositarsi sulle alette del condensatore, riducendone la capacità di dissipare il calore nell'atmosfera.
• Come verificare: pressione di iniezione del refrigerante elevata. Un'ispezione visiva mostra l'intasamento delle alette del condensatore. La temperatura dell'aria in uscita dal condensatore è molto più alta della temperatura ambiente.
• Quali danni sono causati da: sovraccarico del compressore del refrigerante, frequenti interventi della protezione alta pressione, riduzione dell'efficienza del deumidificatore e riduzione della durata del compressore.

7.3. Malfunzionamento della valvola di scarico

La valvola è sempre aperta

• Perché ciò accade: Usura meccanica delle guarnizioni, corpi estranei che penetrano nella sede della valvola o malfunzionamento dell'azionamento elettromagnetico.
• Come confermarlo: Perdita costante di aria compressa dallo scarico, accompagnata da un rumore caratteristico. Aumento del consumo energetico del compressore a causa della perdita d'aria.
• Che danni provoca: Perdita costante di aria compressa, che porta a notevoli perdite di energia e ad un aumento del carico sul compressore d'aria. Può anche portare a una pressione instabile nel sistema.

La valvola è permanentemente chiusa

• Perché succede questo: Intasamento del canale di scarico, malfunzionamento dell'azionamento elettromagnetico (apertura dell'avvolgimento, inceppamento dell'asta) o guasto del controller che ne controlla il funzionamento.
• Come verificare: Nessuno scarico di condensa durante il ciclo. La presenza di umidità visibile nei tubi di scarico dell'asciugatrice. Controllo del segnale elettrico sulla bobina della valvola con un multimetro.
• Quali danni sono causati da: Accumulo di condensa nell'essiccatore, conseguente ingresso nel sistema di aria compressa, che porta direttamente ad un punto di rugiada elevato, corrosione e danni alle apparecchiature pneumatiche.

7.4. Mancata corrispondenza del carico

Sovraccarico del deumidificatore

• Perché ciò accade: se il flusso effettivo di aria compressa, la sua temperatura o pressione in ingresso supera i valori nominali per i quali è stato progettato l'essiccatore. Ciò può essere il risultato di un aumento della capacità produttiva senza aggiornare il sistema di condizionamento dell'aria o di temperature ambiente estremamente elevate.
• Come confermare: Confronto dei parametri effettivi (consumo, temperatura, pressione) con i dati del passaporto del deumidificatore. La temperatura dell'aria all'uscita del deumidificatore è costantemente superiore al punto di rugiada target, nonostante il corretto funzionamento del refrigerante.
• Che danni provoca: Punto di rugiada costantemente elevato, che porta a tutte le conseguenze della presenza di umidità nel sistema. Inoltre provoca un carico maggiore su tutti i componenti del deumidificatore, riducendone la durata.

8. Procedure dettagliate per la risoluzione dei problemi

8.1. Ripristino della normale quantità di refrigerante

La procedura di rifornimento deve essere eseguita solo da uno specialista certificato.

1. ATTENZIONE: prima di iniziare a lavorare con il refrigerante, fornire LOTO e indossare dispositivi di protezione individuale (occhiali di sicurezza, guanti resistenti agli agenti chimici).
2. Rilevare e riparare la perdita: utilizzando un rilevatore elettronico, individuare e riparare la perdita (sostituire le guarnizioni, saldare, serrare i collegamenti).
3. Aspirazione del sistema: Collegare la pompa del vuoto alle porte di servizio. Pompare l'aria e l'umidità a una pressione residua non superiore a 0,3 mbar (250 micron di mercurio) entro 30-60 minuti. Mantenere il vuoto per 15 minuti senza aumentare la pressione.
4. Carica del refrigerante: collegare una bombola con un refrigerante adatto (ad esempio R-134a) all'apertura di servizio. Riempire secondo la targhetta del deumidificatore (ad esempio, 1,5 kg ± 50 g). Effettuare il rifornimento in fase liquida attraverso la linea ad alta pressione o in fase gassosa attraverso la linea di aspirazione (con alimentazione lenta per evitare shock idraulico del compressore).
5. Controllo dei parametri di funzionamento: Avviare il deumidificatore. Controllare la pressione di aspirazione e scarico del refrigerante, la temperatura dell'aria in uscita e il punto di rugiada. Portare la pressione di aspirazione a 3,5-4,5 bar per R-134a ad una temperatura di evaporazione di +3°C. Il surriscaldamento in aspirazione dovrebbe essere 4-7°C.

8.2. Pulizia degli scambiatori di calore

Pulizia esterna del condensatore

1. ATTENZIONE: scollegare l'alimentazione dal deumidificatore (LOTO).
2. Rimuovere lo sporco più grosso: utilizzare una spazzola morbida o un aspirapolvere per rimuovere polvere e ragnatele dalle alette del condensatore.
3. Lavaggio: Lavare accuratamente le alette del condensatore con aria compressa (pressione fino a 4 bar) o acqua a bassa pressione (usando appositi detergenti per condizionatori, se la contaminazione è forte). Sciacquare contro la direzione del flusso d'aria.
4. Asciugatura: assicurarsi che il condensatore sia completamente asciutto prima di avviare l'asciugatrice.

Pulizia interna dello scambiatore di calore aria-aria (per contaminazione da olio)

1. ATTENZIONE: scollegare l'alimentazione dal deumidificatore (LOTO) e rilasciare la pressione dell'aria.
2. Smontaggio: Scollegare e, se necessario, smontare lo scambiatore di calore dall'asciugatrice.
3. Lavaggio: Lavare lo scambiatore di calore con solventi speciali per la pulizia dell'olio, seguendo rigorosamente le istruzioni del produttore del solvente. Garantire la completa rimozione dei residui di solvente e olio.
4. Asciugatura: Asciugare accuratamente lo scambiatore di calore con azoto compresso o aria secca.
5. Installazione: installare lo scambiatore di calore in posizione, controllare la tenuta dei collegamenti.
6. Verifica: dopo l'avvio, controllare la caduta di pressione dell'aria attraverso lo scambiatore di calore (deve essere <0,2 bar) e il punto di rugiada.

8.3. Sostituzione o riparazione della valvola di scarico

1. ATTENZIONE: scollegare l'alimentazione dal deumidificatore (LOTO) e rilasciare la pressione dell'aria.
2. Smontaggio: Scollegare i cavi elettrici e smontare la valvola di scarico difettosa.
3. Ispezione: ispezionare attentamente la sede della valvola e la guarnizione per verificare che non siano usurati o ostruiti. Per le valvole con galleggiante: verificarne la mobilità.
4. Pulizia/Sostituzione: Se la valvola è ostruita, pulirla. In caso di usura o malfunzionamento della bobina elettrica, sostituire la valvola o i suoi componenti con ricambi originali.
5. Installazione: installare una valvola nuova/riparata, collegare i collegamenti elettrici. Assicurarsi che la valvola sia installata nella posizione corretta.
6. Regolazione e verifica: Dopo aver avviato l'essiccatore, controllare il ciclo della valvola. Per le valvole elettroniche, controllare le impostazioni del tempo di apertura e chiusura (es. apertura di 3-5 secondi ogni 3-5 minuti). Assicurarsi che la condensa venga completamente scaricata senza eccessive perdite d'aria.

8.4. Correzione della mancata corrispondenza del carico

1. Verifica del sistema: condurre una verifica completa del sistema di aria compressa, comprese le misurazioni del flusso d'aria effettivo, della temperatura e della pressione di ingresso dell'essiccatore.
2. Considerazione delle opzioni:
   • Se il sovraccarico è temporaneo, prendere in considerazione l'installazione di un ricevitore aggiuntivo per stabilizzare il carico.
   • Se il sovraccarico è costante a causa dell'aumento dei consumi, valuta la possibilità di potenziare l'impianto di climatizzazione: installando un deumidificatore più performante o un deumidificatore aggiuntivo in parallelo.
   • L'installazione di un preraffreddatore d'aria può abbassare la temperatura dell'aria che entra nel deumidificatore, riducendone il carico.
3. Impostazioni del deumidificatore (per modelli a ciclo): controlla le impostazioni dell'isteresi e la durata del ciclo di lavoro per garantire un raffreddamento ottimale senza eccessivi cicli di accensione/spegnimento.
4. Verifica: dopo la regolazione, eseguire il monitoraggio a lungo termine del punto di rugiada e dei parametri operativi del deumidificatore.

9. Misure preventive

La manutenzione regolare è fondamentale per evitare il superamento del punto di rugiada.

10. Pezzi di ricambio e componenti

Si consiglia di avere a disposizione i seguenti pezzi di ricambio per una rapida eliminazione dei tipici malfunzionamenti. Tutti i componenti sono reperibili nel catalogo elettronico UNITEC-D al link: https://www.unitecd.com/e-catalog/

Per ordinare o consultare parti di ricambio fare riferimento al catalogo elettronico UNITEC-D: www.unitecd.com/e-catalog/

11. Collegamenti

• DSTU ISO 8573-1:2018 (ISO 8573-1:2010, IDT): Aria compressa. Parte 1: Classi di purezza. Questo standard specifica i requisiti per la qualità dell'aria compressa, compreso il punto di rugiada.
• DSTU EN 378 (serie): Sistemi di refrigerazione e pompe di calore. Requisiti di sicurezza e ambientali. Regolamenta i requisiti per la progettazione, produzione, installazione, manutenzione e smaltimento dei sistemi di refrigerazione.
• Istruzioni per l'uso e la manutenzione del produttore del deumidificatore: fare sempre riferimento alla documentazione originale per i parametri specifici del modello.
• Manuali per la manutenzione delle apparecchiature di refrigerazione: raccomandazioni generali per lavorare con refrigeranti e circuiti di refrigerazione.
• Manuali di manutenzione UNITEC-D accompagnati: Altri manuali relativi alle stazioni di compressione e ai sistemi di filtrazione.