Los contaminantes e impurezas que contiene el aire comprimido deben ser eliminados o reducidos a niveles aceptables si queremos que la instalación de aire comprimido sea segura y eficiente.
También podemos afirmar que el agua es generalmente el mayor problema de las instalaciones de aire comprimido, pudiendo atribuirle de una forma u otra gran parte de los problemas de un sistema de aire comprimido. Hasta el 99,9% de todos los contaminantes que contiene el aire comprimido pueden llegar a ser agua.
La cantidad de condensados que se generan en el aire comprimido depende de las condiciones ambiente en las que aspira el compresor. No es lo mismo que una instalación se encuentre en un clima frío y seco donde la humedad relativa y la temperatura ambiente son bajas, a que se encuentre en una zona de costa con una humedad relativa y temperatura ambiente elevadas. En el segundo caso el vapor de agua existente en el aire ambiente es mucho más elevado que en el primero, y por tanto habrá una cantidad mayor de condensados que eliminar del aire comprimido.
Secadores: la solución al problema del agua
Para solucionar el problema del agua en las instalaciones de aire comprimido se utilizan secadores. Los dos principales tipos de secadores son los secadores frigoríficos y los secadores de adsorción. Con la incorporación de un secador en una instalación neumática se consigue reducir la temperatura de punto de rocío del aire comprimido, eliminando posteriormente los condensados generados con la reducción de dicha temperatura. Una vez que el aire comprimido ha pasado por el secador, podemos asegurar que no se producirán nuevos condensados si la temperatura del aire comprimido no disminuye por debajo de la temperatura de punto de rocío a la que ha enfriado el secador.
Como ejemplo, si se reduce la temperatura de punto de rocío del aire hasta un valor de +3ºC, la cantidad de vapor de agua que contiene ese aire saturado es de 5,953 g/m3. Si comprimimos ese mismo aire a una presión de 7,0 bar(g), la cantidad de vapor de agua que contiene el aire saturado es de 0,744 g/m3. Para cada temperatura del aire, estando saturado de humedad al 100%, éste puede contener una cantidad máxima de vapor de agua, y con los distintos tipos de secador lo que conseguimos es disminuir la temperatura del aire comprimido hasta una determinada temperatura, que llamamos temperatura de punto de rocío del aire comprimido, y produciendo como consecuencia la condensación de parte del vapor de agua contenido inicialmente en el aire.
En el caso de los secadores frigoríficos se realiza un enfriamiento del aire comprimido directamente mediante un intercambiador y un circuito de gas refrigerante, ya que la temperatura de punto de rocío nunca es menor de +2ºC. Pero en el caso de los secadores de adsorción donde la temperatura de punto de rocío llega a ser de hasta -70ºC no se realiza un enfriamiento del aire comprimido, ya que se congelaría el agua condensada, sino que se produce una adsorción del vapor de agua al pasar el aire comprimido a través de un material desecante adsorbente, equivaliendo la cantidad restante de vapor de agua en el aire comprimido al valor correspondiente de temperatura de punto de rocío del mismo, normalmente -40ºC.
En la siguiente tabla podemos ver el contenido de agua existente en el aire saturado a presión atmosférica a distintas temperaturas de punto de rocío:
Si quisiéramos obtener esta cantidad de agua a una determinada presión, se debe dividir la cantidad de agua por la presión absoluta del aire comprimido. Como se puede comprobar en el ejemplo explicado anteriormente.
Valores a tener en cuenta en el cálculo del secador frigorífico
En general, para los requerimientos de calidad del aire comprimido de la mayoría de las aplicaciones neumáticas es suficiente con la instalación de un secador frigorífico. Pero siempre se deben tener en cuenta algunos datos a la hora de definirlo y calcularlo, como son la temperatura ambiente máxima, la temperatura máxima de entrada del aire comprimido al secador, y la presión de entrada del aire comprimido en el secador. Conociendo estos valores, se obtienen unos factores de corrección que se aplicarán al valor del caudal máximo y nos definirán el modelo final de secador que necesita la instalación para asegurar el valor del punto de rocío del aire comprimido.
Dentro de los secadores frigoríficos existen distintos tipos, pudiendo ser de expansión directa, de expansión directa con regulación de frecuencia, de masa térmica, y con sistema de intercambiador con acumulador de calor latente SECOPACK. En función de las horas anuales de trabajo y requerimientos de la instalación se seleccionará el tipo de secador más adecuado para cada instalación, aunque en cualquiera de los casos los modelos que incorporan el innovador sistema de intercambiador con acumulador de calor latente SECOPACK son los que están en la cima de la eficiencia energética.
Posición del SECOPACK LS en el SECOTEC TF
Los secadores de adsorción
Los secadores de adsorción están indicados para instalaciones donde los requerimientos de calidad del aire comprimido son muy exigentes, como laboratorios, hospitales, alimentación, … O bien, son los indicados para aquellas instalaciones donde la temperatura ambiente tenga valores por debajo de 0ºC, ya sea por la climatología o por las características propias de la instalación. Con los secadores de adsorción se obtienen temperaturas de punto de rocío en el aire comprimido entre -20ºC y -70ºC, aunque lo más habitual es que los secadores trabajen para una temperatura de punto de rocío de -40ºC. Siempre está recomendado en un secador de adsorción que el punto de rocío sea mejor que -26ºC, no sólo detendrá la corrosión, sino que también inhibirá el crecimiento de microorganismos.
Los secadores de adsorción están compuestos por 2 torres (depósitos) donde se encuentra el material desecante que adsorberá y eliminará la humedad del aire comprimido. Su funcionamiento es cíclico, y mientras una torre está secando el aire comprimido la otra torre está regenerando el material absorbente para retirar la humedad recogida en el anterior ciclo. Existen cuatro tipos de secador de adsorción en función del modo de regeneración, regeneración por aire, regeneración por calor, regeneración por soplante y regeneración por vacío. La selección del sistema de regeneración más adecuado en cada caso está relacionado con los costes de compra, operación y mantenimiento, en función del número de horas anuales de trabajo y el caudal de secado requerido.
También, a la hora de definir y dimensionar un secador de adsorción se deben de tener en cuenta la temperatura máxima de entrada del aire comprimido al secador, y la presión de entrada del aire comprimido en el secador. Conociendo estos valores, al igual que en los secadores frigoríficos, se obtienen unos factores de corrección que se aplicarán al valor del caudal máximo y nos definirán el modelo final de secador que necesita la instalación para asegurar el valor del punto de rocío del aire comprimido.
Resumiendo, si queremos conseguir la mejor eficiencia y los mayores ahorros energéticos a la hora de seleccionar un secador para un sistema de aire comprimido, es necesaria la colaboración de un experto. Si es tu caso, no dudes en ponerte en contacto con Serviaire. Estaremos encantados en ayudarte a encontrar la solución más adecuada y eficiente para tu instalación de aire comprimido.
