Como Funciona o Secador de Ar Comprimido por Adsorção

In: Tratamento de Ar Comprimido
imagem de dois secadores por adsorção para explicar como funciona o secador de ar por adsorção

Secador de Ar
por Adsorção

Etapas e Funcionamento

Contaminante 3: Água (parte 2)

Estudo das etapas da Compressão ao Secador de Ar por Adsorção

Neste conteúdo, vamos aprofundar o caminho do ar comprimido desde a sua admissão no compressor até a chegada ao secador por adsorção, entendendo onde a água aparece, como ela se comporta e como funciona o secador de ar por adsorção. Também veremos como esse tipo de secador consegue alcançar pontos de orvalho extremamente baixos — muitas vezes indispensáveis para aplicações industriais críticas.

Acompanhe este estudo técnico da Renovar Tecnologia em Ar Comprimido e veja como o tratamento do ar através do Secador por Adsorção garante mais eficiência, segurança e economia no processo industrial.

Etapas da Compressão e do Tratamento do Ar Comprimido

A seguir, estudamos passo a passo o que acontece com o vapor de água no ar durante todo o ciclo — admissão, compressão, resfriamento e secagem.

• PRIMEIRA ETAPA: Admissão
• SEGUNDA ETAPA: Compressão
• TERCEIRA ETAPA: Após Resfriador
• QUARTA ETAPA: Com Secador de Ar por Adsorção

Tabela de Ponto de Orvalho e Vapor de Água – A Base de Tudo

A tabela de ponto de orvalho nos mostra quanta água o ar comprimido consegue manter em forma de vapor em diferentes temperaturas e pressão (neste caso, 7 barg).

Quanto menor a temperatura, menor é a capacidade de reter vapor — a diferença vira água líquida.
Isso marca exatamente o momento da condensação, chamado de ponto de orvalho.

Clique AQUI para ver a tabela

PRESSÃO ATMOSFÉRICA

Ponto de Orvalho °CÁGUA g/m3
-700,0027
-600,0107
-500,0375
-400,1174
-300,3333
-250,5441
-200,8694
-151,3632
-102,1001
-53,1853
-43,4547
-33,7442
-24,0566
-14,3925
04,7524
15,0934
25,4543
35,8357
46,2404
56,6682
67,1211
77,6050
88,1149
98,6513
109,2215
1512,5812
2016,9577
2522,5850
3029,7591
3538,7657
4050,0802
5081,1241
60127,1259
70193,0601
80290,7178
90418,5311
100588,6602

PRESSURIZADO (7 barg)

Ponto de Orvalho °CÁGUA g/m3
-700,0027
-600,0107
-500,0375
-400,1174
-300,3333
-250,5441
-200,8694
-151,3632
-102,1001
-53,1853
-43,4547
-33,7442
-24,0566
-14,3925
04,7524
15,0934
25,4543
35,8357
46,2404
56,6682
67,1211
77,6050
88,1149
98,6513
109,2215
1512,5812
2016,9577
2522,5850
3029,7591
3538,7657
4050,0802
5081,1241
60127,1259
70193,0601
80290,7178
90418,5311
100588,6602

Note que, para cada temperatura, o ar @7 barg de pressão, pode segurar na forma de vapor, uma quantidade de vapor de água em g/m³ de ar @20ºC; 0 barg. Conforme vai diminuindo esta temperatura, a quantidade de vapor que o ar comprimido pode segurar em suspensão (na forma de vapor) é menor. A diferença virou líquido, condensou!!! A esta temperatura se dá o nome de ponto de orvalho.

Ponto de orvalho (PO) é a temperatura na qual a água inicia a condensação quando resfriada a pressão constante. O PO pode ser referido a pressão de operação ou a pressão atmosférica.

Umidade Relativa e Ponto de Orvalho na Prática

A lógica é a mesma do dia a dia:
Se a previsão diz 94% de umidade relativa, você já sabe: levaremos o guarda-chuva, por que temos certeza que poderá chover, certo?

A chuva significa 100% de umidade relativa e, neste instante, a temperatura em que a primeira gota de chuva cair (condensar – sair da forma de vapor para líquido) é o ponto de orvalho.

• PRIMEIRA ETAPA: Admissão

O ar atmosférico entra no compressor com seus contaminantes naturais — partículas, gases, e principalmente vapor de água.

Cenário:
Temos a seguinte condição a ser estudada

  • Temperatura ambiente: 35°C
  • Umidade relativa: 70%
  • Pressão atmosférica
  • Para produzir 1 m³ de ar comprimido @7 barg, são necessários 8 m³ de ar atmosférico

Segundo a tabela, a 35°C temos: 38,7675 g/m³ de vapor de água.

Cálculo da água admitida:

Considerando 70% de umidade relativa e os 8 m³ de ar que precisaremos teremos 217g de vapor de água. O ponto de orvalho nesse cenário é 28°C. Ou seja, ao atingir essa temperatura, o ar já começa a condensar.

38,7675 g/m³ x 70% x 8 m³ = 217 g de vapor de água

De acordo com a tabela, interpolando temos:

  • 25ºC ………………..22,5850 g/m³
  • 28ºC ………………27,1373 g/m³
  • 30ºC ………………..29,7591 g/m³

217 g / 8 m³ = 27,1373 g/m³

• SEGUNDA ETAPA: Compressão

Cenário:

Aqui ocorrem dois fenômenos importantes:

  1. A pressão sobe (de 1 bar para 7 barg)
  2. A temperatura aumenta (de 35°C para ~100°C)

Por quê?
Porque no momento da compressão existe um aumento da pressão e consequentemente da temperatura, essa a compressão gera calor — comportamento natural dos gases.

Segundo a tabela:

  • A 100°C @7 barg: o ar pode segurar 73,5218 g/m³.
  • Multiplicado pelos 8 m³ de ar admitidos → 588 g

73,5218 g/m³ x 8 m³ = 588 g

Com isso:

Teremos 217g na mistura/ 588g na saturação, resultando em 37% de umidade relativa.

217g ÷ 588g = 37% UR

Estamos longe da saturação e, por isso, não há condensação nessa etapa.

217g ÷ 8m³ = 27,125 g/m³

O ponto de orvalho correspondente é de aproximadamente 73°C.

De acordo com a tabela, interpolando temos o ponto de orvalho correspondente é de aproximadamente 73°C.

  • 70ºC ………………..24,1126 g/m³
  • 73ºC ………………27,6572 g/m³
  • 80ºC ………………..36,3097 g/m³

• TERCEIRA ETAPA: Após o Resfriador

Agora o ar sai do compressor superaquecido e passa pelo aftercooler (a ar ou água), que reduz drasticamente a temperatura.

Aftercooler refrigerado a água:

Entregam o ar comprimido @ temperatura da água +10ºC, dependendo da eficiência do resfriador.

Aftercooler refrigerado ar:

Entregam o ar comprimido @ temperatura do ar ambiente +10ºC, na média.

Cenário:

  • Temperatura desce de 100°C para 45°C
  • Segundo a tabela, a 45°C: 8,1835 g/m³
  • 40ºC ……………….. 6,2549 g/m³
  • 45ºC ……………… 8,1935 g/m³
  • 50ºC ……………….. 10,1321 g/m³

8,1935 g/m³ x 8 m³ = 66 g

Porém tínhamos 217g, que não saiu do sistema, ainda está lá…só que…

217g – 66g = 151g de água condensada

…que com a queda de temperatura virou líquido, condensou. Ou seja: isso PRECISA ser removido do sistema através de:

✔ separador de condensado
✔ dreno automático eficiente

Como podemos obter ar comprimido com ponto de orvalho negativo?

Utilizando o Secador por Refrigeração a melhor condição de Umidade Relativa que teremos é de 15,4% – veja nosso post sobre o resfriamento e reaquecimento do ar comprimido dentro do secador por refrigeração.

Quando o Ponto de Orvalho do Secador de Refrigeração Não é Suficiente

Aplicações mais críticas (instrumentação, pintura, pneumática de precisão, farmacêutica, PET etc.) não podem trabalhar com esse residual de umidade.

É aí que entra o secador por adsorção, que atinge pontos de orvalho muito baixos:

  • –40°C (padrão)
  • –70°C (alta performance)

• QUARTA ETAPA: Secador de Ar por Adsorção

O material adsorvente (ex.: alumina ativada, zeólita) possui microporos de aproximadamente 13 angstrons — tamanho ideal para capturar moléculas de água.

O ar que sai do resfriador com:

  • 45°C
  • 7 barg

entra direto na coluna do secador por adsorção.

Cenário:

Neste momento, a temperatura se mantém a mesma da entrada e o ponto de orvalho baixa para -40ºC.
Na nossa tabela, @-40ºC temos 0,0147g/m3 de vapor de água, que o ar pode segurar em suspenção @7barg. Como usamos 8m3 de ar atmosférico para fazer 1m3 de ar pressurizado temos:

0,0147g/m³ x 8m³ = 0,12g

De acordo com a tabela, interpolando temos:

  • 40ºC ……………….. 6,2549 g/m³
  • 45ºC ……………… 8,1935 g/m³
  • 50ºC ……………….. 10,1321 g/m³

Quando estamos @ 45ºC o ar pode segurar em suspensão 8,1935 g/m3 de vapor de água.
Contudo:

8,1935g/m³ x 8m³ = 66g

Portanto:

0,12g ÷ 66 g x 100% = 0,18% UR

Existem secadores que chegam até -70ºC de ponto de orvalho, valor muito parecido com o ponto de orvalho do nitrogênio. Algumas aplicações podem até substituir o N2 por ar comprimido. Estes secadores são normalmente mais caros que o secador por refrigeração para a mesma vazão, portanto seu uso deve ser criteriosamente analisado.

Como Funciona o Secador por Adsorção — Etapas Técnicas

Os secadores por adsorção (como o Secador por Adsorção DPA da HB Ar Comprimido) com regeneração a frio possuem colunas que se alternam na adsorção e regeneração, seguindo os seguintes processos:

COLUNA A — Fase de Adsorção
A.1 – Ar comprimido já filtrado entra na coluna A
A.2 – A adsorção ocorre de baixo para cima
A.3 – Vapor de água fica retido nos poros do material adsorvente
A.4 – O ar seco sai para um filtro final e parte dele é utilizado como ar de purga

COLUNA B — Fase de Regeneração

B.1 – Acontece enquanto a coluna A está adsorvendo
B.2 – O ar de purga despressurizado fica extremamente seco
B.3 – Esse ar remove a água do material adsorvente
B.4 – A umidade é descarregada pelo silenciador da válvula de purga

Troca de Colunas

  • ocorre após o ciclo de regeneração
  • a coluna regenerada é pressurizada
  • o fluxo de ar é invertido
  • o processo reinicia continuamente

O ciclo pode ser otimizado com o Gerenciador de Ponto de Orvalho (GPO), reduzindo consumo de ar de purga e energia.

Conclusão: Quando o Secador por Adsorção é essencial?

✔ Quando há necessidade de ar extremamente seco
✔ O secador por refrigeração não atende
✔ Pontos de orvalho negativos são obrigatórios
✔ O processo é sensível à umidade

É a solução ideal para garantir confiabilidade, precisão e proteção em processos industriais de alta exigência.

Veja nosso guia no post: Secador por Adsorção: Quando Vale a Pena Investir?

Post editado da publicação da hb-arcomprimido.com