1. Fuga de agua en los compresores
DOCUMENTO TÉCNICO SOBRE SECADORES DE AIRE COMPRIMIDOFUGA DE AGUA EN LOS COMPRESORES
El aire atmosférico siempre contiene agua, principalmente en forma de humedad vaporizada y, a veces, en forma de agua real (cuando llueve). Aunque el agua vaporizada en la atmósfera no es, generalmente, ni visible ni perceptible, puede haber bastante de ella.
A una temperatura de 35°C, el aire puede contener un máximo de 39 gramos de agua en forma de vapor por m³. Si el aire alcanza ese nivel, tiene una humedad relativa del 100%. Si hay más agua en el aire, algo por encima de esos 39 g/m³, se condensará y formará gotas.
Cuando la temperatura disminuye, también disminuye la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede contener. Por ejemplo, el aire a una temperatura de 20 °C sólo puede contener un máximo de 17 gramos de agua por m³ en forma de vapor. Esto significa que cuando tomamos 1 m³ de aire a 35°C con una humedad relativa del 100% y lo enfriamos hasta 20°C, se condensarán 22 gramos de vapor, ya que el aire ya no puede retener esta cantidad de vapor.
El punto de rocío es un parámetro que se utiliza a menudo para indicar la sequedad del aire. Es la temperatura a la que el aire está completamente saturado de vapor de agua. En nuestro ejemplo, el aire a 35 °C que contiene 39 g de vapor de agua por m³, es decir, el aire con una humedad relativa del 100 % tiene un punto de rocío de 35 °C.Si el aire sólo contiene 22 g de agua por m³, lo que significa que su humedad relativa es del 56 %, tiene un punto de rocío de 20 °C.
Nota: Si estos valores se miden a una presión de temperatura atmosférica, hablamos del punto de rocío atmosférico. Si se miden bajo presión, se refieren a él como punto de rocío a presión. Pero, ¿qué ocurre cuando el aire atmosférico se comprime? Durante la compresión, la concentración de vapor de agua aumenta junto con la relación de presiones, lo que significa que se instalará más vapor de agua en el mismo espacio.
Un ejemplo: En condiciones ambientales normales, una temperatura de 35°C y una humedad relativa del 60%, 1 metro cúbico de aire contiene aproximadamente 23 gramos de vapor de agua. Si se comprime el aire ambiente a una presión de 7 bar(g) a partir de la presión atmosférica, la concentración de vapor de agua aumenta 8 veces. Como resultado, un metro cúbico de ese aire comprimido ahora contiene 184 gramos de agua. Esto significa que entran en el sistema de aire comprimido 161 gramos de agua adicional por cada metro cúbico de aire comprimido producido a 35°C.
Si eso no parece mucho, veamos lo que esto significaría para un compresor de 90 kW que funciona 8 horas al día. Durante ese tiempo, suministraría 970m³ de aire comprimido que contendría un total de 140 litros de exceso de agua, lo que podrían llenar una tina de baño, y 37 litros de vapor de agua.
Vea el vídeo de nuestra wiki para obtener una explicación clara de por qué hay agua en el aire comprimido y cómo tratarla correctamente para evitar posibles riesgos.
Esto nos lleva a la pregunta clave:
Afortunadamente, hay varias maneras de eliminar el agua y/o la humedad del aire comprimido y proteger los equipos y productos aguas abajo.La primera se llama “sobrecompresión”. En este caso, la presión aumenta por encima del nivel necesario. Como acabamos de saber, esto daría como resultado una entrada adicional de agua en el aire comprimido y la formación de más gotas, que se eliminan. Después, la presión se reduce al nivel realmente necesario. El resultado es que el aire es mucho más seco porque sólo permanece vapor de agua en el aire comprimido, lo que da como resultado una humedad relativa inferior al 100%.
Un segundo método es enfriar. Como explicamos antes, la cantidad de vapor de agua que el aire puede contener disminuye junto con la temperatura del aire. Durante la refrigeración, el aire comprimido se enfría a una temperatura más baja. Cuando la temperatura disminuye, la humedad relativa supera el 100% y se forman gotas de agua que se pueden recoger y eliminar. Después, se vuelve a aumentar la temperatura del aire comprimido y, una vez más, sólo queda vapor de agua en el aire comprimido. En este punto, la humedad relativa será inferior al 100%.
La última tecnología se llama «secado químico». Con este método de uso frecuente, la humedad se elimina por absorción o adsorción de una sustancia externa. En caso de absorción, la humedad es captada por un líquido higroscópico o polvo. La humedad es absorbida por este material. Dado que la composición química del material absorbente cambia, ya no se puede regenerar. En consecuencia, el material absorbente se debe retirar y sustituir después de saturarse para volver a iniciar el proceso.
En el caso de la adsorción, la humedad es captada por microesferas higroscópicas. Por difusión, las moléculas de humedad se transportan a los poros de las perlas, donde se acumulan. Cuando las cuentas están saturadas, tienen que ser regeneradas para comenzar el proceso de nuevo. La regeneración de los granos se puede realizar de dos formas: Se puede enviar un flujo de aire calentado o muy seco sobre los granos de desecante. En cualquier caso, las fuerzas que retienen el agua se están interrumpiendo, lo que lleva a la eliminación de las moléculas de agua.
Veamos brevemente la popularidad y los beneficios de cada método, cómo se pueden utilizar y los posibles inconvenientes.
Sobrecompresión: Este es quizás el método más sencillo de secado del aire comprimido, pero solo es adecuado para flujos de aire muy pequeños debido a su alto consumo de energía.
Refrigeración: La refrigeración es un método de secado popular. En algunos casos, el aire comprimido se enfría mediante un intercambiador de calor con agua de refrigeración refrigerada. A esta baja temperatura, la humedad se condensa en gotas de agua, que se recogen y drenan. Este sistema está limitado por la temperatura del agua de refrigeración y también requiere el uso de un refrigerador de agua.
Absorción: Se trata de un método caro, ya que los residuos líquidos del secador deben tratarse como residuos químicos. El material de absorción debe sustituirse constantemente, lo que hace que este sistema sea muy costoso. Además, el punto de rocío de este tipo de secador solo se puede reducir a 15 °C.
Secado por refrigeración: Un método de secado más utilizado que depende del aire comprimido de refrigeración puede realizarse mediante secadores frigoríficos. En estos secadores, un circuito de refrigerante enfría el aire comprimido. Sin embargo, si la temperatura de estos secadores desciende por debajo de 0 °C, las gotas de agua que se forman se congelan y bloquean el flujo de aire comprimido en el intercambiador de calor, provocando un fallo del secado frigorífico.
Secado por adsorción: Los secadores de adsorción se utilizan principalmente cuando el punto de rocío a presión necesario debe ser inferior a 0 °C. La mayoría de estas aplicaciones requieren temperaturas de punto de rocío de hasta 40 °C o incluso 70 °C.
A continuación, veamos cómo cambian los secadores con el tiempo.
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