Spis treści
Wprowadzenie
Klasa jakości sprężonego powietrza pozwala jednoznacznie określić wymagania dotyczące czystości medium roboczego i stanowi ważny element projektowania oraz eksploatacji instalacji pneumatycznych. Norma ISO 8573-1:2010 umożliwia niezależną klasyfikację trzech podstawowych rodzajów zanieczyszczeń – cząstek stałych, wody i oleju.
Znajomość klasy czystości jest najważniejsza w branżach o wysokich wymaganiach higienicznych, takich jak przemysł spożywczy czy farmaceutyczny, ale również w standardowej automatyce przemysłowej, gdzie jakość powietrza wpływa na trwałość zaworów, siłowników i innych komponentów. Każda z tych branż ma inne wymagania co do stosowanego sprężonego powietrza. Aby umożliwić jednoznaczne określenie tych wymagań, wprowadzono klasę jakości sprężonego powietrza, która definiuje dopuszczalny poziom poszczególnych zanieczyszczeń.
Czego dowiesz się z tego artykułu?
- Czym jest klasa jakości sprężonego powietrza i jakie rodzaje zanieczyszczeń uwzględniają?
- Jak norma ISO 8573-1:2010 określa wymagania dotyczące czystości sprężonego powietrza?
- Jak odczytywać oznaczenia klasy jakości sprężonego powietrza, np. [2:4:1]?
- Jakie są dopuszczalne poziomy cząstek stałych, wody i oleju w poszczególnych klasach?
- Co oznacza klasa 0 i czym różni się od pozostałych klas jakości?
Czym jest klasa jakości sprężonego powietrza?
Klasa jakości sprężonego powietrza to system klasyfikacji określający dopuszczalną zawartość zanieczyszczeń w powietrzu wykorzystywanym w instalacjach przemysłowych. Pozwala ustalić, jakie parametry powinno mieć medium robocze, aby zapewnić prawidłowe działanie urządzeń oraz spełnić wymagania konkretnego procesu technologicznego.
Klasyfikacja uwzględnia trzy podstawowe grupy zanieczyszczeń:
- cząstki stałe – pyły, kurz, drobiny metali, produkty korozji oraz inne zanieczyszczenia mechaniczne. Mogą powodować zużycie powierzchni współpracujących, blokowanie zaworów i uszkodzenia uszczelnień.
- woda i wilgoć – występujące w postaci pary wodnej, cieczy lub kondensatu. Ich obecność sprzyja korozji, może zakłócać pracę elementów pneumatycznych oraz prowadzić do zamarzania wody w instalacjach pracujących w niskich temperaturach.
- olej – występujący w postaci ciekłej, aerozolu lub pary. Może pochodzić między innymi z układu smarowania sprężarki. W niektórych procesach technologicznych nawet niewielka ilość oleju może powodować problemy jakościowe.
,,Każde z zanieczyszczeń w normie ISO 8573-1 klasyfikuje się niezależnie. To znaczy, że sprężone powietrze może charakteryzować się bardzo niską zawartością cząstek stałych, a jednocześnie zawierać stosunkowo dużo wilgoci. Generalnie im niższy numer klasy, tym bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące danego rodzaju zanieczyszczenia. Wymagany poziom czystości powinno się dostosować do danej aplikacji i zaleceń producentów urządzeń – nie należy (lub nie opłaca się) stosować zawsze najwyższej możliwej klasy. W niektórych przypadkach zastosowanie systemów filtracyjnych może spowodować zmniejszenie klasy – np. przy wymogu 5.2.4. filtracja może zapewnić klasę 2.2.3., ponieważ poprawia jednocześnie kilka parametrów.” – Tomasz Zieliński, Kierownik działu sprężarek i uzdatniania powietrza w Air-Com Pneumatyka Automatyka.
Jaka norma określa klasę jakości sprężonego powietrza?
Podstawowym dokumentem określającym klasę czystości sprężonego powietrza jest międzynarodowa norma ISO 8573-1:2010. Stanowi ona część serii ISO 8573, która dotyczy zanieczyszczeń sprężonego powietrza oraz metod oceny jego jakości.
Norma ISO 8573-1 określa dopuszczalne poziomy cząstek stałych, wody i oleju, a także sposób zapisywania wymagań dotyczących czystości medium. Pozostałe części serii opisują między innymi metody pomiarowe pozwalające ocenić rzeczywisty poziom zanieczyszczeń.
Jak odczytywać klasę jakości według ISO 8573-1?
Klasę jakości sprężonego powietrza zapisuje się za pomocą trzech wartości, podawanych zawsze w tej samej kolejności:
- pierwsza wartość – cząstki stałe – określa dopuszczalną liczbę lub stężenie masowe cząstek zanieczyszczeń w sprężonym powietrzu.
- druga wartość – woda – określa dopuszczalną zawartość wilgoci na podstawie ciśnieniowego punktu rosy lub stężenia wody w postaci ciekłej.
- trzecia wartość – olej – określa maksymalną całkowitą zawartość oleju, uwzględniając jego postać ciekłą, aerozolową i gazową.
Przykładowe oznaczenie ISO 8573-1:2010 [2:4:1] oznacza, że sprężone powietrze spełnia wymagania klasy 2 dla cząstek stałych, klasy 4 dla wody oraz klasy 1 dla oleju.
Poszczególne klasy są określane niezależnie, dlatego nie istnieje jeden uniwersalny zestaw parametrów przypisany do całej instalacji. W zależności od zastosowania powietrze może wymagać bardzo dokładnej filtracji cząstek stałych, ale mniej intensywnego osuszania lub odwrotnie.
Klasa jakości sprężonego powietrza – cząstki stałe
Pierwszy parametr w oznaczeniu ISO 8573-1 określa dopuszczalną zawartość cząstek stałych. Są to między innymi pyły, kurz, drobiny metali oraz produkty korozji, które mogą przedostawać się do instalacji wraz z zasysanym powietrzem lub powstawać wewnątrz układu.
Norma uwzględnia zarówno liczbę cząstek o określonych rozmiarach, jak i ich stężenie masowe. W klasach 1–5 stosuje się klasyfikację na podstawie liczby cząstek w jednym metrze sześciennym powietrza, natomiast w klasach 6, 7 i X wykorzystuje się stężenie masowe wyrażone w mg/m³ (Cp).
| Klasa | Liczba cząstek 0,1–0,5 µm w 1m3 | Liczba cząstek 0,5–1 µm w 1m3 | Liczba cząstek 1–5 µm w 1m3 | Stężenie masowe [mg/m³] |
| 0 | Wymagania indywidualne, ostrzejsze niż klasa 1 | – | – | – |
| 1 | ≤ 20 000 | ≤ 400 | ≤ 10 | – |
| 2 | ≤ 400 000 | ≤ 6 000 | ≤ 100 | – |
| 3 | Nie określono | ≤ 90 000 | ≤ 1 000 | – |
| 4 | Nie określono | Nie określono | ≤ 10 000 | – |
| 5 | Nie określono | Nie określono | ≤ 100 000 | – |
| 6 | – | – | – | 0 < Cp ≤ 5 |
| 7 | – | – | – | 5 < Cp ≤ 10 |
| X | – | – | – | Cp > 10 |
Przykład:
W oznaczeniu ISO 8573-1:2010 [2:4:1] pierwsza cyfra, czyli 2, oznacza klasę czystości dotyczącą cząstek stałych. W jednym metrze sześciennym sprężonego powietrza może znajdować się maksymalnie 400 000 cząstek o wielkości powyżej 0,1 do 0,5 µm, 6 000 cząstek o wielkości powyżej 0,5 do 1 µm oraz 100 cząstek o wielkości powyżej 1 do 5 µm.
Kontrola zawartości cząstek stałych ma szczególne znaczenie w instalacjach wykorzystujących precyzyjne zawory, siłowniki oraz inne elementy pneumatyczne wrażliwe na zanieczyszczenia mechaniczne. Odpowiednią klasę czystości uzyskuje się przede wszystkim przez zastosowanie właściwie dobranych filtrów sprężonego powietrza.
Klasa jakości sprężonego powietrza – woda i wilgoć
Drugi parametr odnosi się do zawartości wody w sprężonym powietrzu. Wilgoć może powodować korozję instalacji, zakłócenia pracy komponentów pneumatycznych oraz zamarzanie kondensatu w układach pracujących w niskich temperaturach.
W klasach 1–6 norma określa wymagania dotyczące ciśnieniowego punktu rosy, czyli temperatury, przy której para wodna zaczyna się skraplać przy określonym ciśnieniu. Im niższy punkt rosy, tym mniejsza zawartość pary wodnej w sprężonym powietrzu. W klasach 7–9 oraz X stosuje się natomiast stężenie wody w postaci ciekłej (Cw), wyrażone w gramach na metr sześcienny powietrza.
| Klasa | Ciśnieniowy punkt rosy [°C] | Stężenie wody ciekłej [g/m³] |
| 0 | Wymagania indywidualne, ostrzejsze niż klasa 1 | – |
| 1 | ≤ −70 | – |
| 2 | ≤ −40 | – |
| 3 | ≤ −20 | – |
| 4 | ≤ +3 | – |
| 5 | ≤ +7 | – |
| 6 | ≤ +10 | – |
| 7 | – | ≤ 0,5 |
| 8 | – | 0,5 < Cw ≤ 5 |
| 9 | – | 5 < Cw ≤ 10 |
| X | – | Cw > 10 |
Przykład:
W oznaczeniu ISO 8573-1:2010 [2:4:1] druga cyfra, czyli 4, wskazuje klasę dotyczącą zawartości wody. Oznacza to, że ciśnieniowy punkt rosy sprężonego powietrza nie może przekraczać +3°C.
W przypadku bardziej wymagających zastosowań można zastosować klasę 2, dla której ciśnieniowy punkt rosy wynosi maksymalnie −40°C. Takie parametry są istotne między innymi w instalacjach narażonych na niskie temperatury oraz w procesach wymagających bardzo suchego powietrza.
Uzyskanie odpowiedniej klasy w zakresie wilgoci wymaga zastosowania urządzeń do osuszania sprężonego powietrza. Osuszacze ziębnicze umożliwiają zazwyczaj osiągnięcie punktu rosy około +3°C, natomiast osuszacze adsorpcyjne pozwalają uzyskać znacznie niższe wartości, na przykład −40°C lub −70°C.
Klasa jakości sprężonego powietrza – olej
Trzeci parametr określa dopuszczalną całkowitą zawartość oleju w sprężonym powietrzu. Zanieczyszczenia olejowe mogą pochodzić z układu smarowania sprężarki, ale również z powietrza zasysanego z otoczenia. Norma uwzględnia olej w postaci ciekłej, aerozolu oraz pary. Jego zawartość wyrażana jest w miligramach na metr sześcienny sprężonego powietrza.
| Klasa | Maksymalna całkowita zawartość oleju [mg/m³] |
| 0 | Wymagania indywidualne, ostrzejsze niż klasa 1 |
| 1 | ≤ 0,01 |
| 2 | ≤ 0,1 |
| 3 | ≤ 1 |
| 4 | ≤ 5 |
| X | > 5 |
Przykład:
W oznaczeniu ISO 8573-1:2010 [2:4:1] trzecia cyfra, czyli 1, wskazuje klasę dotyczącą zawartości oleju. Oznacza to, że jego całkowita koncentracja w sprężonym powietrzu nie może przekraczać 0,01 mg/m³.
Ograniczenie zawartości oleju ma szczególne znaczenie w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, elektronicznym oraz lakierniczym, gdzie zanieczyszczenia olejowe mogą wpływać na jakość produktu lub przebieg procesu technologicznego.
W celu uzyskania odpowiedniej klasy czystości stosuje się między innymi filtry koalescencyjne, które usuwają aerozole olejowe, oraz filtry z węglem aktywnym, przeznaczone do ograniczania zawartości par oleju. Samo zastosowanie sprężarki bezolejowej nie gwarantuje osiągnięcia określonej klasy, ponieważ zanieczyszczenia mogą pochodzić również z powietrza atmosferycznego.
Co oznacza klasa 0 według ISO 8573-1?
W każdej z trzech klasyfikacji występuje również klasa 0. Nie oznacza ona całkowitego braku zanieczyszczeń, lecz indywidualnie określone wymagania dotyczące jakości sprężonego powietrza, bardziej rygorystyczne niż w klasie 1.
Przykładowo w przypadku oleju klasa 1 dopuszcza maksymalną zawartość 0,01 mg/m³. Dla klasy 0 użytkownik może określić niższą dopuszczalną wartość, odpowiadającą wymaganiom konkretnego procesu technologicznego.
Warto pamiętać, że nie każda instalacja wymaga najwyższej klasy czystości sprężonego powietrza. Wymagania powinny wynikać z dokumentacji technicznej urządzeń, charakteru procesu produkcyjnego oraz analizy ryzyka związanego z obecnością poszczególnych zanieczyszczeń.
Podsumowanie
Norma ISO 8573-1:2010 pozwala precyzyjnie określić klasy jakości sprężonego powietrza, uwzględniając trzy podstawowe rodzaje zanieczyszczeń: cząstki stałe, wodę i olej. Dzięki niezależnej klasyfikacji każdego z tych parametrów możliwe jest dopasowanie poziomu czystości medium do konkretnych urządzeń i procesów technologicznych, a co za tym idzie ich poprawnego działania, albo poprawnego działania w granicach określonych norm pewnych procesów. Jest to ważne przy ewentualnych audytach wewnętrznych, zewnętrznych albo klienta – to jest clou klasy jakości powietrza. Ma to szczególne znaczenie w branżach, w których nawet niewielka ilość zanieczyszczeń może wpływać na jakość produktów lub niezawodność instalacji.
Określenie wymaganej klasy jakości jest punktem wyjścia do prawidłowego doboru systemu przygotowania sprężonego powietrza. Filtry mechaniczne i koalescencyjne, osuszacze ziębnicze i adsorpcyjne czy filtry z węglem aktywnym pozwalają ograniczać poszczególne rodzaje zanieczyszczeń. Dobór tych urządzeń powinien uwzględniać wymagania dotyczące czystości i parametry pracy instalacji, takie jak ciśnienie, przepływ i warunki otoczenia.
Najwyższa klasa jakości sprężonego powietrza nie zawsze oznacza najlepszy wybór. W standardowych układach pneumatycznych nadmiernie rozbudowany system uzdatniania może generować niepotrzebne koszty inwestycyjne i eksploatacyjne oraz zwiększone spadki ciśnień. Z kolei niewystarczająca filtracja lub osuszanie zwiększają ryzyko awarii i problemów produkcyjnych. Dlatego w pierwszej kolejności warto przede wszystkim sprawdzić rzeczywiste wymagania aplikacji i zapewnić taką jakość sprężonego powietrza, jaka jest niezbędna do jej prawidłowego działania.
FAQ
Co określa norma ISO 8573-1?
Norma ISO 8573-1 określa klasy jakości sprężonego powietrza na podstawie dopuszczalnej zawartości trzech rodzajów zanieczyszczeń: cząstek stałych, wody i oleju.
Jaki osuszacz sprężonego powietrza wybrać do określonej klasy jakości?
Według ISO 8573-1, w przyapadku klasy wyższej niż 4, wymagającej ciśnieniowego punktu rosy nie wyższego niż +3°C, najczęściej stosuje się osuszacze ziębnicze. W przypadku klas niższych niż 4, czyli klas 1–3, wymagających punktu rosy od −20°C do −70°C, stosuje się osuszacze adsorpcyjne lub odpowiednio dobrane osuszacze membranowe.
Czy norma ISO 8573-1 wymaga sterylności sprężonego powietrza?
Nie, norma ISO 8573-1 nie określa sterylności powietrza. Opisuje to norma ISO 8573-7, uwzględniająca zanieczyszczenia mikrobiologiczne, które usuwa się filtrami sterylnymi.
Jakie parametry oleju uwzględnia klasyfikacja jakości sprężonego powietrza?
Klasyfikacja określa całkowitą zawartość oleju w mg/m³, uwzględniając olej w postaci ciekłej, aerozolu oraz pary.
Jaka klasa jakości sprężonego powietrza jest najczęściej spotykana w przemyśle?
Z naszego doświadczenia najczęściej można spotkać klasę 2.4.3 albo 2.4.2
