در آزمایشگاه، هوای فشرده فقط «باد» نیست؛ بخشی از خود آزمایش است. دستگاه کروماتوگرافی، مولد نیتروژن یا اسپکترومتر اگر هوای روغنی یا مرطوب دریافت کند، نتیجه‌ی آنالیز خطا پیدا میکند و گاهی خود دستگاه هم آسیب می‌بیند. در این راهنما می‌بینید کمپرسور مناسب آزمایشگاه چه ویژگی‌هایی دارد، کیفیت هوا را با چه معیاری بسنجید و ظرفیت آن را چطور انتخاب کنید.
- کمپرسور آزمایشگاه باید اویلفری باشد تا روغن وارد هوای دستگاه‌های حساس نشود.
- کیفیت هوا با استاندارد ISO 8573-1 و سه عدد (ذرات، آب، روغن) بیان می‌شود؛ عدد لازم را از دفترچهی دستگاه بخوانید.
- برای هوای خشک، درایر و برای ذرات، فیلتر لازم است؛ اویلفری بودن به‌تنهایی کافی نیست.
- چون کمپرسور معمولاً نزدیک افراد کار میکند، مدل سایلنت یا کابینت‌دار انتخاب بهتری است.
- هوادهی را بر اساس مصرف هم‌زمان همه‌ی دستگاه‌ها و فشار را بالاتر از نیاز دستگاه انتخاب کنید.
هوای فشرده در آزمایشگاه کجا مصرف می‌شود؟
نیاز آزمایشگاه‌ها به هوای فشرده بسته به نوع کارشان فرق میکند، اما چند کاربرد در بیشتر آن‌ها مشترک است. اطلس‌کوپکو در معرفی کمپرسورهای آزمایشگاهی خود این موارد را نام می‌برد:
- کروماتوگرافی (GC و HPLC): بخشی از گازهای مورد نیاز این دستگاه‌ها، مثلاً هوای مشعل آشکارساز در بعضی از GCها، از هوای فشرده تأمین می‌شود.
- اسپکتروسکوپی ICP: هوای فشرده برای اتمیزه کردن (پودر کردن) نمونه‌ی مایع به کار می‌رود.
- مولدهای نیتروژن و اکسیژن: مولد نیتروژن، نیتروژن را از هوای فشرده جدا میکند؛ پس کیفیت هوای ورودی مستقیماً روی خلوص گاز خروجی اثر دارد.
- اتوماسیون و عملگرهای پنوماتیک: شیرها، جک‌ها و سیستم‌های خودکار جابه‌جایی نمونه.
- خشک و تمیز کردن: دمیدن هوا برای خشک کردن نمونه، ظروف و قطعات.
چرا کمپرسور آزمایشگاه باید اویلفری باشد؟
در کمپرسورهای روغنی، مقداری روغن به‌صورت قطره، مه یا بخار همراه هوا خارج می‌شود. برای ابزار بادی تعمیرگاه این مقدار مهم نیست، اما در آزمایشگاه همین مقدار کم می‌تواند روی سیگنال دستگاه آنالیز اثر بگذارد، ستون و آشکارساز را آلوده کند یا غشای مولد نیتروژن را خراب کند. به همین دلیل اولین شرط کمپرسور آزمایشگاه این است که محفظه‌ی تراکم آن روغن نداشته باشد. اگر با تفاوت این دو نوع آشنا نیستید، مقاله‌ی کمپرسور اویلفری یا روغنی را بخوانید.
البته کمپرسور اویلفری هوای «استریل» یا کاملاً خالص تولید نمی‌کند. هوایی که کمپرسور می‌مکد، گردوغبار، رطوبت و بخارهای موجود در محیط را با خود دارد و بعد از فشرده شدن، آب آن هم به شکل مایع جدا می‌شود. پس در کنار اویلفری بودن، به درایر و فیلتر هم نیاز دارید.
کیفیت هوا را با استاندارد ISO 8573-1 بسنجید
استاندارد بین‌المللی ISO 8573-1 کیفیت هوای فشرده را با سه عدد مشخص میکند که به ترتیب مربوط به ذرات جامد، آب و روغن هستند. مثلاً «Class 1.2.1» یعنی ذرات در کلاس ۱، آب در کلاس ۲ و روغن در کلاس ۱. هرچه عدد کوچک‌تر باشد، هوا تمیزتر است. چند نمونه از حدود این استاندارد:
| آلاینده | کلاس | حد مجاز |
|---|---|---|
| آب (نقطه شبنم تحت فشار) | ۱ | منفی ۷۰ درجه سانتی‌گراد یا کمتر |
| آب (نقطه شبنم تحت فشار) | ۲ | منفی ۴۰ درجه سانتی‌گراد یا کمتر |
| آب (نقطه شبنم تحت فشار) | ۴ | مثبت ۳ درجه سانتی‌گراد یا کمتر |
| روغن (مایع، مه و بخار) | ۱ | حداکثر ۰٫۰۱ میلی‌گرم در هر مترمکعب |
| همه‌ی آلاینده‌ها | ۰ | سخت‌گیرانه‌تر از کلاس ۱؛ حد دقیق را کاربر یا سازنده تعیین میکند |
نکته‌ی مهم این است که کلاس لازم را دستگاه شما تعیین میکند، نه کمپرسور. برای نمونه، پارکر برای یکی از مولدهای نیتروژن آزمایشگاهی خود (ویژه‌ی LC-MS) کیفیت هوای ورودی Class 3.2.1 و فشار ورودی ۸ بار را اعلام کرده است. این عدد فقط یک مثال است؛ دستگاه‌های دیگر ممکن است الزام متفاوتی داشته باشند.
هوای خشک: درایر و نقطه شبنم
وقتی هوا فشرده و سپس خنک می‌شود، رطوبت آن به آب تبدیل می‌شود. این آب در مخزن جمع می‌شود و اگر به خط برسد، باعث زنگ‌زدگی، رشد میکروب و خطای دستگاه‌ها می‌شود. معیار خشکی هوا «نقطه شبنم تحت فشار» است؛ یعنی دمایی که اگر هوا تا آن خنک شود، آب از آن جدا می‌شود.
درایر تبریدی یا جذبی؟
درایر تبریدی هوا را خنک میکند تا آب آن جدا شود و معمولاً نقطه شبنمی در حدود مثبت ۳ تا ۷ درجه (محدوده‌ی کلاس‌های ۴ و ۵ آب) میدهد که برای بسیاری از مصارف عمومی کافی است. درایر جذبی (دسیکانت) با مواد جاذب رطوبت کار میکند و به نقطه شبنم منفی ۴۰ یا حتی منفی ۷۰ درجه می‌رسد؛ اگر دستگاه شما کلاس آب ۱ یا ۲ می‌خواهد، به این نوع نیاز دارید. برخی سازندگان کمپرسورهای آزمایشگاهی، مثل گست (Jun-Air)، درایر جذبی را پیش از مخزن نصب میکنند تا مخزن فقط هوای خشک ذخیره کند. درباره‌ی تخلیه‌ی آب مخزن و انواع رطوبت‌گیر، مقاله‌ی آب در مخزن کمپرسور و درایر هوا را ببینید.
صدای کمپرسور در فضای آزمایشگاه
کمپرسور آزمایشگاه اغلب در همان سالن یا اتاق مجاور کار میکند و ساعت‌ها روشن است؛ پس صدای آن روی تمرکز کارکنان اثر مستقیم دارد. کمپرسورهای اویلفری سایلنت برای همین فضاها طراحی شده‌اند. طبق اعلام سازنده، مدل‌های اویلفری کابینت‌دار گست صدایی بین ۴۷ تا ۵۵ دسی‌بل (A) دارند. هنگام مقایسه‌ی مدل‌ها، به فاصله‌ای که صدا در آن اندازه‌گیری شده هم توجه کنید؛ عددهایی که در فاصله‌های مختلف اندازه‌گیری شده‌اند، قابل مقایسه نیستند.
ظرفیت کمپرسور را چطور انتخاب کنیم؟
مصرف هوای همه‌ی دستگاه‌هایی را که هم‌زمان کار میکنند جمع بزنید و برای توسعه‌ی آینده و افت عملکرد در طول زمان، حاشیه‌ی اطمینان در نظر بگیرید. فشار کاری کمپرسور هم باید کمی بالاتر از بیشترین فشار مورد نیاز دستگاه‌ها باشد، چون درایر و فیلترها هرکدام کمی افت فشار ایجاد میکنند و رگولاتور فشار را برای هر دستگاه تنظیم میکند. اگر واحدها برایتان گیج‌کننده است، راهنمای CFM، PSI و بار کمک میکند.
چند سناریوی رایج
- یک دستگاه با مصرف کم: یک کمپرسور کوچک سایلنت، مثل کمپرسور ۱۰ لیتری اویلفری سایلنت، معمولاً کافی است.
- چند دستگاه یا مولد نیتروژن: مخزن بزرگ‌تر فشار را پایدارتر و دفعات روشن‌وخاموش شدن را کمتر میکند؛ مدل‌هایی مانند کمپرسور ۴۰ لیتری اویلفری سایلنت یا کمپرسور ۸۰ لیتری اویلفری سایلنت گزینه‌های مناسبی‌اند.
- آزمایشگاه بزرگ با مصرف پیوسته: کمپرسورهای چندموتوره‌ی اویلفری بار کار را بین موتورها تقسیم میکنند و برای نیاز به ظرفیت بیشتر مناسب‌ترند.
نگهداری کمپرسور آزمایشگاه
کیفیت هوا با گذشت زمان افت میکند، مگر این‌که سرویس‌ها به‌موقع انجام شوند: آب مخزن را مرتب تخلیه کنید (یا تخلیه‌ی خودکار نصب کنید)، فیلتر ورودی هوا و فیلترهای خط را طبق زمان‌بندی سازنده عوض کنید، نشانگر رطوبت یا نقطه شبنم درایر را بررسی کنید و جاذب درایر جذبی را در موعد مقرر تعویض یا احیا کنید. برای برنامه‌ی کامل، چک‌لیست سرویس و نگهداری کمپرسور را دنبال کنید.
سؤالات متداول
آیا هر کمپرسور اویلفری برای آزمایشگاه مناسب است؟
اویلفری بودن شرط اول است، اما کافی نیست. کمپرسور باید فشار و هوادهی لازم را داشته باشد و همراه با درایر و فیلتر، کیفیت هوای مورد نیاز دستگاه را طبق ISO 8573-1 تأمین کند.
کلاس کیفیت هوای مورد نیاز دستگاهم را از کجا بفهمم؟
از دفترچهی فنی یا برگهی مشخصات دستگاه. سازندگان معمولاً فشار ورودی، مصرف هوا و کلاس ISO 8573-1 (مثلاً 3.2.1) را در بخش الزامات نصب اعلام میکنند.
برای آزمایشگاه درایر تبریدی کافی است یا جذبی لازم است؟
درایر تبریدی معمولاً نقطه شبنمی حدود مثبت ۳ تا ۷ درجه میدهد. اگر دستگاه شما هوای خشکتر، مثلاً نقطه شبنم منفی ۴۰ درجه، بخواهد باید از درایر جذبی استفاده کنید.
بهتر است کمپرسور داخل آزمایشگاه باشد یا بیرون آن؟
اگر کمپرسور سایلنت باشد میتوان آن را داخل آزمایشگاه گذاشت، اما نصب در اتاق مجاور با تهویهی مناسب، صدا و گرمای محیط آزمایش را کمتر میکند.
منابع: صفحه‌ی کمپرسورهای اسکرال آزمایشگاهی و مقاله‌ی «کلاس‌های ISO کیفیت هوای فشرده» از اطلس‌کوپکو (Atlas Copco)، توضیح کلاس‌های کیفیت هوا از سالایر (Sullair)، استاندارد ISO 8573-1:2010، مشخصات مولد نیتروژن NITROFLOW LAB از پارکر (Parker)، و معرفی کمپرسورهای آزمایشگاهی Jun-Air گروه گست در نشریه‌ی Manufacturing Chemist.
