Vatten en livsnödvändighet men ett gissel i tryckluftsanläggningar – så här blir du av med det

Vatten är en livsnödvändighet och finns inte bara i sjöar och vattendrag. En vuxen människa består till ca 60% av vatten och barn ända upp till 80% men också den luft vi andas innehåller mängder med vatten.

När man pratar om luftfuktighet så är det nästan alltid den relativa luftfuktigheten som avses. Den uttrycks i procent (%) och är beroende av luftens temperatur. Ju varmare – ju mer vatten/fukt kan bäras av luften. Om relativa luftfuktigheten är under 100% märks inte vattnet utan den är i form av vattenånga. Komprimerar man sen luften och den relativa luftfuktigheten ökar till mer än 100%, då kondenserar vattenångan till flytande vatten, något som kan störa och vara skadligt vid t.ex. tryckluftsanvändning.

Ett potentiellt problem med vatten i samband med tryckluftsanläggningar är att vattnet kan föra med sig skräp ifrån insidan av rören, ge upphov till rost om stålrör används m.m. Exempel på problem är sprutmålning där luftkvaliteten är avgörande för ett bra resultat. Också inom livsmedelsindustrin är vatten i tryckluften ett möjligt problem. Här kanske anledningen inte är lika uppenbar men tryckluften används här för att t.ex. blåsa rent flaskor innan de fylls, kyla bakverk m.m.

Vatten i luften påverkar också livslängden på de tryckluftskomponenter som utsätts för vattnet. De flesta komponenter såsom cylindrar, ventiler, vriddon, etc. är permanentsmorda. Risken är att om det kondenserar vatten i tryckluftssystemet så påverkar detta livslängden på det fett som ska smörja komponenten. Är det tillräckligt mycket vatten så kan fettet t.o.m. ”spolas” bort. Följden i bägge fallen är en avsevärt förkortad livslängd för tryckluftskomponenten.

Vad gör man då för att undvika problem med vatten i tryckluftssystem?

De flesta kompressorer har idag efterkylare med vattenfrånskiljare. När luften komprimeras i kompressorn stiger temperaturen. Det efterkylaren, som helt enkelt är en värmeväxlare, gör är att sänka tryckluftens temperatur och kondensera den vattenånga som finns i tryckluften. Sen skiljs den bort med hjälp av vattenfrånskiljaren. Tryckluften har dock fortfarande en förhöjd temperatur och ett ganska stort vatteninnehåll. För att ytterligare minska vatteninnehållet i tryckluften används ofta en kyltork. Principen är densamma som för efterkylaren, sänk temperaturen för att kondensera ut flytande vatten. Här används dock köldmedier för att åstadkomma detta, samma metod som i ett kylskåp. Med en kyltork kan man komma ner i daggpunkter på några plusgrader Celsius. Daggpunkten är den temperatur när relativa luftfuktigheten är 100 % och då vattenångan i luften börjar kondensera till flytande vatten. Oftast räcker inte en daggpunkt på några +oC utan man måste få ner daggpunkten ytterligare.

För att få ännu torrare luft och mindre vatten måste ytterligare torkning till. Så kallade adsorptionstorkar ger den lägsta daggpunkten ner emot -70 oC. De förbrukar dock energi i form av både regenerering av adsorptionsmedlet och ett tryckfall. Ett annat sätt att åstadkomma riktigt torr luft är membrantorken där vattenångan skiljs bort genom en semipermeabel hinna – påminner lite om osmos. Membrantorkar kan nå lika låga daggpunkter som adsorptionstorkar men kräver ingen elektricitet. De är dessutom små i förhållande till kapacitet och investeringen är oftast betydligt lägre. De är också väldigt energieffektiva och den enda extra energi som går åt är så kallad rens/spol-luft, vilket är en del av principen för membrantorkar, men det är försumbart i det stora hela.

Måste man torka hela tryckluftssystemet?

De metoder att torka luften som beskrivits är alla tänkta att placeras direkt efter kompressorn men man kanske inte behöver ”instrumentluft” överallt i sin anläggning. Några av applikationerna kanske kräver ultratorr luft och då kan man torka luften extra, enbart för dem. Det går kanske inte att sätta in en adsorptionstork för varje applikation och kanske inte heller en membrantork. För hela sektioner i ett tryckluftssystem kan det fungera och då är sannolikt membrantorken ett kostnadseffektivare alternativ.

Särskilt små aktuatorer/ställdon (cylindrar) är känsliga för vatten i luften. Detta beror på att förhållandet mellan volymen i slangen som leder fram till cylindern och volymen i cylindern riskerar att bli för stort. Det är det förhållandet som styr om vattenångan ska kondensera till flytande vatten och kan beräknas med hjälp av Allmänna gaslagen. För ideala gaser gäller att Trycket gånger Volymen genom Temperaturen är konstant. Vattnet bildas när temperaturen snabbt sjunker vid avluftning och den relativa luftfuktigheten ökar tills temperaturen blir tillräckligt låg och når ned till daggpunkten.

Men det finns lösningar där man lokalt, och för varje enskild tryckluftskomponent, kan torka luften så att kondensation undviks. SMC Automation tillverkar slangar av fluorpolymerplast som fungerar som små membrantorkar där vatten kan tränga ut genom slangväggen medan tryckluften blir kvar. Slangarna är linjära, 100 mm, 200 mm eller spiralformade och kopplas enkelt, med vanliga kopplingar, in mellan cylindern och befintlig slang. Serien av fluorpolymerslangar benämnes IDK och finns i ett antal olika diametrar. Den här lösningen är lämpligast för mindre komponenter och särskilt lämpliga för högfrekventa applikationer, där risken för kondensation är störst. IDK-slangen fungerar bäst för cylindrar upp till ca. 20 mm i diameter. SMC Automation har ett beräkningsprogram där man enkelt kan kontrollera om ytterligare torkning är nödvändig. Precis som membrantorken krävs ingen extra energi i form av t.ex. elektricitet utan IDK-slangen är helt komplett som den är.

Se den intressanta videon om den fuktutdrivande slangen, IDK, nedan:

Sammanfattning

Använd rätt utrustning för de olika nivåerna i ditt generella tryckluftssystem:

• I kompressorrummet: Efterkylare, Filter, Kyltork, Mikrofilter
• På maskinen: Filter och eventuellt Membrantork
• Till små komponenter: Fuktutdrivande slang IDK

Vill du ha mer ingående hjälp med lämplig luftbehandling för olika system och applikationer, kontakta SMC.