Agosto 31, 2020
Peter Sawochka-Dalton and Greg NolanPara un sistema de aire comprimido industrial, la eliminación de la humedad de la corriente de aire comprimido es una tarea vital. El aire comprimido seco ayuda a que las herramientas, los equipos y los instrumentos accionados por aire funcionen bien. También puede contribuir a prolongar la vida útil de las herramientas y las tuberías al reducir la corrosión causada por el exceso de humedad. Y para los procesos industriales donde la corriente de aire entra en contacto con el producto final, o en algunos casos incluso con su embalaje, es fundamental que el aire comprimido sea de la calidad adecuada, incluido el punto de condensación o rocío del aire.
El secado de aire comprimido genera costos de compra y operación de equipos. Cuanto más seco y limpio es el aire, más costoso se vuelve producir el aire comprimido. Para producir aire comprimido seco de manera eficiente y, por lo tanto, económica, usted debe elegir el tipo adecuado de secador de aire comprimido y dimensionarlo correctamente para su aplicación.
(El término “seco”, cuando se asocia con aire comprimido, es relativo a las necesidades del proceso. El aire comprimido que se considera lo suficientemente limpio y seco para operar máquinas herramientas no se considera lo suficientemente seco para un proceso de recubrimiento en polvo).
Como su nombre lo indica, los secadores refrigerados eliminan la humedad de la corriente de aire comprimido de forma mecánica mediante enfriamiento. El aire frío no puede contener tanto vapor de agua como el aire caliente, de modo que a medida que el aire se enfría, el exceso de vapor de agua se condensa en forma de agua líquida. Luego, este condensado debe extraerse del sistema.
Los secadores desecantes eliminan la humedad de la corriente de aire comprimido de manera química al hacer pasar el aire sobre un lecho de desecante. El desecante adsorbe el vapor de agua, es decir, el vapor de agua se adhiere a miles de poros diminutos en cada perla del desecante.
Una vez que el lecho de desecante se satura, se utiliza aire comprimido con un punto de condensación muy bajo o aire de purga caliente para secar el desecante. Los secadores desecantes tienen lechos de secado dispuestos en pares, de modo que mientras un lecho de desecante seca el aire, el otro lecho de desecante se seca, lo que permite el secado continuo de la corriente de aire comprimido.
Los secadores refrigerados requieren una menor inversión de capital que los secadores desecantes con calefacción y tienen costos de operación y mantenimiento relativamente bajos. Esto los convierte en una opción económica para una amplia variedad de aplicaciones industriales. Sin embargo, no pueden cumplir con los requisitos de algunas especificaciones de nivel de humedad o condiciones del sitio.
El proceso de secado refrigerado generalmente da como resultado puntos de rocío a presión entre 34 y 40 °F (1 y 4 °C), eliminando aproximadamente el 98 % de la humedad de la corriente de aire comprimido. Esto cumple con las normas ISO 8573.1 Clase 4, 5 y 6 para humedad y agua líquida.
La mayoría de las aplicaciones industriales requieren aire de Clase 4, 5 y 6 para los niveles de vapor de agua. Algunos ejemplos son los siguientes:
Sin embargo, algunas aplicaciones requieren aire ultraseco de Clase 1, 2 o 3, que los secadores refrigerados simplemente no pueden alcanzar.
En temperaturas iguales o inferiores a 32 °F (0 °C), el condensado creado en el proceso de enfriamiento se congelaría en lugar de drenar, haciendo que los secadores refrigerados no sean adecuados para condiciones debajo del punto de congelación.
Los secadores desecantes de aire pueden requerir una mayor inversión de capital y tener costos de operación y mantenimiento más altos que los secadores refrigerados, por lo que generalmente se prefieren los secadores refrigerados cuando pueden hacer el trabajo. Sin embargo, bajo algunos requisitos de nivel de humedad, debido a las condiciones del sitio o los requisitos del proceso, los secadores desecantes pueden hacer el trabajo cuando los secadores refrigerados no pueden.
El proceso de secado con desecante permite que los secadores desecantes alcancen puntos de rocío a presión de -40 °F (-40 °C); algunos diseños pueden configurarse para alcanzar -100 °F (-73 °C). Esto les permite cumplir con los requisitos de las normas ISO 8573.1 Clase 2 y 3 para humedad y agua líquida, y algunos diseños cumplen con la Clase 1.
Algunos ejemplos de usos de aire de Clase 1, 2 y 3 para niveles de vapor de agua son los siguientes:
Los secadores desecantes emplean un proceso químico (adsorción desecante) para alcanzar puntos de condensación a presión por debajo de la temperatura ambiente. La humedad no se condensa, lo que evita que el agua se congele en el secador o en la tubería o equipo de suministro de aire de proceso.
En algunas situaciones, solo una pequeña cantidad de la corriente de aire comprimido total se usa como aire ultraseco; por ejemplo, el 10 % del aire se emplea en una aplicación de aire para instrumentos en una instalación. En estas situaciones, secar todo el flujo de aire comprimido a nivel de Clase 1, 2 o 3 no es una solución eficiente, ya que los costos aumentan para secar la mayor parte del aire más allá de lo necesario.
Una solución más económica en estos casos es utilizar un sistema híbrido refrigerado/desecante, colocando secadores desecantes justo antes de los puntos de uso que requieren aire con un punto de condensación más bajo. Los costos de capital, operación y mantenimiento se mantienen lo más bajos posible mientras se seca el aire de cada parte del sistema hasta el punto de condensación a presión necesario.
Para secadores de todo tipo, la capacidad de secado nominal se basa en las condiciones estándar indicadas con las especificaciones del secador. En los Estados Unidos, estas generalmente son las siguientes:
Si sus condiciones de funcionamiento están fuera de la norma del secador, la capacidad real del secador en esas condiciones variará de su capacidad nominal.
Todos los tipos de secadores de aire comprimido se ven afectados significativamente por la temperatura del aire de admisión proveniente del compresor de aire. Cuanto más elevada sea la temperatura del aire de admisión, más vapor de agua puede retener el aire, por lo que el secador necesita eliminar más humedad y se reduce la capacidad de secado.
Una temperatura del aire de admisión más baja reduce la cantidad de vapor de agua que el aire puede contener, lo que conduce a un aumento efectivo de la capacidad de secado.
Todos los secadores de aire comprimido también se ven afectados por la presión del aire de admisión. Cuanto menor sea la presión del aire, mayor será la velocidad del aire que se mueve a través del secador de aire. Esto da como resultado un menor tiempo de contacto con el intercambiador de calor (en un secador refrigerado de aire) o con las perlas desecantes (en un secador desecante). El menor tiempo de contacto da como resultado un secado menos eficiente del aire comprimido, lo que reduce la capacidad de secado.
Una mayor presión del aire de entrada reduce la velocidad del aire. Esto da lugar a un mayor tiempo de contacto con el medio de secado, lo que le da al secador una mayor capacidad de secado.
Si bien todos los secadores de aire comprimido pueden verse afectados por una temperatura ambiente alta porque aumenta la temperatura del aire de admisión (ver anteriormente), los secadores refrigerados también se ven afectados más directamente. A medida que aumenta la temperatura ambiente del aire, el secador refrigerado disipa el calor de manera menos eficaz, lo que hace que el proceso de enfriamiento sea menos eficiente y reduzca la capacidad del secador.
En un ambiente más frío, el secador puede disipar el calor de manera más efectiva, haciendo que el proceso de enfriamiento sea más eficiente y aumente la capacidad del secador.
Los fabricantes de secadores proporcionan factores de corrección para condiciones no estándar, generalmente con la literatura del secador. Aplique estos factores de corrección a la capacidad nominal de un secador para obtener su capacidad real en sus condiciones de funcionamiento. Si sus condiciones de funcionamiento varían, utilice los factores de corrección para el peor conjunto de condiciones que enfrentará su sistema.
Nunca debe subdimensionar sus secadores de aire comprimido. De hacerlo, dejará más vapor de agua en la corriente de aire comprimido aguas abajo del secador. Por lo tanto, es posible que no cumpla con el nivel de secado (el punto de rocío a presión) requerido para su proceso, aplicación o equipo, lo que podría provocar daños o fallas en el equipo o incluso dañar su producto final.
Un problema con el sobredimensionamiento de su secador es el aumento de los costos operativos y de capital. Otro es el incremento de los costos de mantenimiento y una vida útil más corta del equipo, especialmente con los secadores refrigerados. Los secadores, como todos los equipos de aire comprimido, están diseñados para funcionar a plena capacidad. Cuanto más ligera es la carga, más estrés se ejerce sobre los controles del secador. Sin embargo, el costo marginal de “sobredimensionar”, incluso para un secador desecante, es relativamente pequeño en comparación con los costos potenciales finales de subdimensionar.
Al seleccionar secadores para su sistema de aire comprimido, desea secar su corriente de aire comprimido tanto como sea necesario, pero no más. Si bien la descripción general anterior de los tipos y dimensiones de secadores puede ayudarle a comprender los factores involucrados en la selección, siempre debe consultar con un experto para que le ayude a configurar su sistema. Sus años de experiencia en la configuración de sistemas de aire comprimido en una amplia variedad de aplicaciones pueden ayudar a garantizar que obtenga la solución de secado más económica que satisfaga las necesidades de su aplicación y condiciones de operación.
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