¿Por qué el aire comprimido exento de aceite tiene una importancia crítica para la industria? La respuesta es simple, porque si el aceite alcanza el producto que está siendo fabricado, el resultado será la pérdida de la producción y todos los problemas asociados a este evento. Estos problemas, en una fábrica automatizada con equipos de alta velocidad, son circunstancias que pueden provocar un impacto financiero y logístico altamente negativo. Hablaremos sobre aplicaciones libres de aceite, cómo crear una especificación libre de aceite, cómo se introduce el aceite en los sistemas y cómo establecer un sistema libre de aceite que cumple con la norma ISO 8573-1 Calidad de Clase Cero ó Uno.

El estándar norteamericano CDA “Clean-Dry-Air” (Aire-Limpio-Seco), adoptado por las farmacéuticas, siempre han especificado aire comprimido libre de aceite y temperaturas de punto de rocío a presión de -40˚C hasta -73°C.

La industria farmacéutica utiliza aire comprimido libre de aceite para el transporte de graneles y para el proceso de envasado en blíster. El aire comprimido entra en contacto directo con las medicinas o el empaque primario según corresponda. La contaminación por aceite llevaría a la violación de las normas GMP y a el cierre potencial de la planta.

¿Qué significa aire comprimido libre de aceite en términos de partes por millón (ppm) de contenido de aceite en un sistema de aire comprimido? ¿Cómo especifica un ingeniero de fábrica el aire comprimido libre de aceite?

La Organización Internacional de Estándares ha emitido las Clases para Calidad de Aire ISO 8573.1 que permiten a los ingenieros establecer una definición clara de la calidad de aire requerida en cada proceso.

Los tipos de calidad de aire están separados en seis clases de los tres tipos de contaminantes: sólidos, humedad y agua líquida y aceite. Las partículas sólidas (como polvo o incrustaciones de las tuberías) se eliminan con filtros. La humedad y el agua se eliminan con los secadores de aire comprimido. El aceite (líquido y vapor) se elimina mediante filtros de aceite coalescentes y filtros de carbón activado para adsorción de vapor de aceite.

La forma en que los ingenieros utilizan esta tabla para comunicar la calidad de aire requerida es la siguiente.

“El sistema de aire comprimido para nuestra planta debe cumplir las Clases 1.2.1 de la norma ISO 8573.1”. El primer número representa partículas sólidas, el segundo humedad y agua, y el tercero el contenido de aceite. Este ingeniero ha especificado en un lenguaje y una métrica neutral para la especificación del aire comprimido para 1 micra de partículas sólidas mayor de 0,5 y menor de 1,0 micras, a -40˚C punto de rocío a presión, y un nivel de pureza de la carga de aceite de ≤ 0,01 mg/m3 (0,008 ppm).

Las aplicaciones libres de aceite siempre requieren Calidad de Clase “1” ó “0” para la concentración total de aceite. Menos de 0,01 mg/m³ (Clase Uno) es la especificación más común. Si una fábrica quiere una especificación a menor concentración de aceite, entonces, la especificación es Clase Cero. Es importante tener en cuenta el líquido y el vapor cuando se diseña el sistema de aire comprimido. No hay que eliminar sólo el aceite líquido sino que hay que tener en cuenta también los vapores de aceite.

¿Quién ha introducido el aceite en el aire comprimido? Hay dos fuentes: los hidrocarburos ambientales y los sistemas de lubricación de los compresores lubricados.

Se considera normal un contenido de hidrocarburos en el aire respirable de hasta 6-10 ppm en un barrio residencial. En una zona muy industrial con mucho tráfico de vehículos, la concentración de hidrocarburos oscila entre 16-24 ppm. En muchos casos, el 20 ó 30 por ciento de estos hidrocarburos pueden ser condensables. Se realizó una auditoría en un sistema de aire comprimido en una planta farmacéutica, con corrientes de aire que creaban vacío para los enfriadores de aire en la sala de compresores mientras que las emisiones del estacionamiento de autos estaban adyacentes a la toma de aire de los compresores, y la auditoría encontró cantidades sustanciales de aceite en el sistema.

Otra fuente de hidrocarburos puede proceder del vapor del aceite del cárter de las máquinas (incluyendo los compresores libres de aceite) localizados
en la fábrica. En una auditoría de una fábrica, donde el cliente instaló recuperadores de calor en los compresores a tornillo enfriados por aire, el filtro de los vapores de aceite del cárter lanzaba las partículas al aire. Los conductos del aire de retorno en el sistema de recuperación de calor, devolvía los vapores de aceite del cárter de vuelta a la toma de aire del compresor.

Los compresores de aire a tornillo o a pistón que están inundados de aceite, son los principales “inyectores” del aceite en el caudal de aire comprimido. El aceite es el lubricante requerido utilizado en esta tecnología para que las máquinas sean durables. Dependiendo de la edad del compresor y del programa de mantenimiento preventivo realizado, un compresor a tornillo lubricado introducirá entre 2 y 10 ppm/w de aceite en el sistema de aire. Un compresor lubricado bien mantenido de 250 scfm (7 m³/min) con un arrastre de 4 ppm (siendo conservadores), añadirá hasta 18,2 litros (4.8 galones) de aceite en el sistema de aire tras 8.000 horas de funcionamiento.

Para las aplicaciones que requieren aire comprimido libre de aceite hay que tener muy en cuenta y poder manejar bien a estos dos “inyectores” potenciales de aceite en el caudal de aire comprimido.

El pensamiento más común es “no poner aceite en el sistema en primer lugar”. Es por esto que los compresores libres de aceite son la especificación estándar para las industrias farmacéuticas y de semiconductores. La popularidad de los compresores libres de aceite ha crecido significativamente, durante los últimos diez años, a partir de que otras industrias como las alimentarias, automovilísticas, metalúrgicas y fabricantes de vidrio también han adoptado la tecnología libre de aceite.

Los compresores libres de aceite no dejan que el lubricante entre en contacto con el flujo de aire comprimido. Los lubricantes se requieren solamente para los rodamientos y engranajes de distribución que están segregados de la cámara de compresión. Esta tecnología de compresores no presenta ningún riesgo de que los lubricantes lleguen al proceso del aire.

Un mito, en los sistemas de aire comprimido, es que el uso de un compresor libre de aceite libera al sistema de cualquier necesidad de tratamiento del aire comprimido. Este no es el caso. Como hemos mencionado antes, el potencial de contaminación siempre existe debido a que el aire ambiente que aspira el compresor de aire (sean compresores lubricados o compresores libres de aceite) puede contener hidrocarburos condensables. Estos hidrocarburos suspendidos en el aire, se condensarán en las tuberías de aire comprimido. Consecuentemente, siempre se requieren secadores y filtros de aire comprimido para asegurar aire comprimido libre de aceite.

Debido a que el aire comprimido puede entrar en contacto directo o indirecto con los productos que están siendo fabricados, se requiere un elevado sistema de filtración. Se recomienda un filtro coalescente de alta eficacia para eliminar sólidos y líquidos. Debe tener la capacidad de eliminar sólidos y líquidos aerosoles a partir de 0.01 micras. El remanente de aceite deberá ir por debajo de 0.008 ppm. También es recomendable un filtro de carbón activado, instalado en serie, después del filtro coalescente. El filtro de carbón activado eliminará rastros de olores y vapor de aceite hasta 0.003 ppm. Esta combinación de filtros asegurará los niveles de filtración especificados en la norma ISO 8573.1 Clase 1 para la eliminación de aceite y vapor.

Según las ISPE Guide for Process Gases, ISO 8573-1:2010, ISO 14.644-1:2015 y disposición 3602/18 de ANMAT, se debe realizar la calificación periódica de los sistemas de aire comprimido, sobre todo cuando estos toman contacto con los productos en alguna fase del proceso; se debe calificar para determinar que no afectan física, química o microbiológicamente los productos elaborados. Desde un cambio en el color en los comprimidos hasta la contaminación de productos estériles con grandes consecuencias, pueden ser evitados por medio de ensayos o verificaciones periódicas.

Si bien la calificación es uno de los procesos que ayudan a garantizar la limpieza del aire comprimido, existen instrumentos que permiten monitorear de manera continua las líneas de aire comprimido de manera que se pueda detectar altos niveles de punto de rocío o hidrocarburos de manera instantánea y lograr tomar una acción rápida que evite poner en riesgo el producto final. También existen medidores manuales que permiten verificar de manera periódica en los puntos de uso los niveles de punto de rocío; tanto para mediciones puntuales como continuas, AKRIBIS ofrece soluciones de alta calidad y alto rendimiento que le permitirán monitorear las condiciones de las líneas de aire comprimido.