¿Por qué es importante secar el aire comprimido?
13 noviembre, 2022
Secar el aire de salida es muy importante si quiere evitar problemas en el sistema de aire comprimido. Obtenga más información sobre la necesidad del secado y cómo se lleva a cabo.
Cómo funciona un secador de adsorción: explicación del secado por desecante
Un secador de adsorción, también conocido como secador desecante, elimina el vapor de agua del aire comprimido haciéndolo pasar por un material desecante que atrae y retiene la humedad en su superficie. La mayoría de los secadores por adsorción utilizan dos recipientes: uno seca el aire comprimido mientras el otro se regenera, y luego intercambian sus funciones. Los puntos de rocío a presión típicos son de −20 °C (−4 °F) y −40 °C (−40 °F), mientras que los diseños especializados pueden alcanzar valores tan bajos como −70 °C (−94 °F) para aplicaciones críticas. En este artículo, aprenderá en qué se diferencia la adsorción de la absorción, cuáles son los desecantes utilizados en los secadores modernos, cuándo es necesario el secado por adsorción, cuáles son los principales métodos de regeneración, los requisitos de filtración y las causas más comunes de los problemas relacionados con el punto de rocío.
Secado por absorción frente a secado por adsorción
Aunque la gente suele confundir los términos, la absorción y la adsorción son procesos diferentes. Ambos abordan el mismo problema: la compresión del aire concentra el vapor de agua que transporta hasta que la condensación se vuelve inevitable.
- El secado por absorción es un proceso químico: la humedad se absorbe en el propio material secante, lo que lo va consumiendo gradualmente. El absorbente debe sustituirse periódicamente, lo que hace que esta tecnología sea poco habitual en los sistemas de aire comprimido modernos.
- El secado por adsorción es un proceso físico: las moléculas de agua se adhieren a la superficie de un material desecante sin cambiar su estructura. Una vez que el desecante se satura, la humedad se puede eliminar mediante regeneración, lo que permite reutilizarlo durante muchos años.
Cómo funciona un secador de adsorción
El aire comprimido húmedo fluye a través de un recipiente lleno de material desecante. A medida que el aire pasa a través del lecho desecante, el vapor de agua es capturado y se elimina de la corriente de aire comprimido. A medida que el desecante adsorbe la humedad, una zona de saturación se mueve gradualmente a través del lecho.
Para mantener el punto de rocío a presión requerido, el secador cambia los recipientes antes de que esta zona de saturación alcance la salida. Mientras un recipiente seca el aire comprimido, el segundo recipiente se regenera eliminando la humedad capturada. Una vez finalizada la regeneración, los recipientes cambian de función. Este ciclo continuo proporciona un suministro fiable de aire comprimido seco.
Materiales desecantes y uso
Tres materiales desecantes realizan la mayor parte del trabajo y no son intercambiables. Cerades es una cuarta opción que cambia la forma del desecante en lugar de su química.
| Desecante | Dónde se utiliza | Comportamiento |
|---|---|---|
| Alúmina activada | Secado de uso general a -40 °C (-40 °F) | Robusto, tolerante al arrastre |
| Gel de sílice | Eliminación de grandes cantidades de agua, a menudo la capa de entrada | Alta capacidad de absorción de humedad en relación con su peso; puede deteriorarse si se inunda. |
| Tamiz molecular | Capa de salida para -70 °C (-94 °F) e inferior | Mayor afinidad por el agua de los tres, mayor coste del material |
| Cerades | Desecante estructurado de la gama CD+ | Estructura cerámica sólida: puede reducir el polvo, la sedimentación y la caída de presión, a la vez que favorece un rendimiento estable del secador y un menor consumo de energía |
Los lechos suelen estar formados por capas de alúmina o gel de sílice, que absorben la mayor parte del agua, y un tamiz molecular se encarga de eliminar los restos. Los secadores desecantes tradicionales utilizan perlas desecantes sueltas, mientras que la tecnología de desecante estructurada utiliza una estructura cerámica sólida. Esto elimina el desgaste de las perlas asociado a los lechos desecantes convencionales y ayuda a mantener un rendimiento estable del secador a lo largo del tiempo.
¿Cuándo debería elegir un secador de adsorción?
Los secadores de adsorción se suelen seleccionar cuando:
- Se especifica un punto de rocío a presión inferior a 0 °C (32 °F)
- Las tuberías están expuestas a condiciones ambientales frías (al aire libre o en espacios sin calefacción)
- El proceso requiere aire comprimido muy seco: productos farmacéuticos, alimentos y bebidas, electrónica, instrumentación
- Se requiere cumplir con las clases de humedad 1 a 3 de la norma ISO 8573-1
Cuando un punto de rocío a presión de aproximadamente +3 °C (37 °F) es aceptable, un secador frigorífico suele ser la solución más económica. En general, el tipo de secador de aire comprimido depende del punto de rocío requerido.
Las cuatro formas de regenerar el desecante
La regeneración es el proceso en el que un secador por adsorción consume su energía. La forma en que se suministra esa energía es lo que distingue a los cuatro tipos. Dado que el punto de rocío es similar, la elección depende de los costes de funcionamiento.
- Sin calor (PSA): utiliza una parte del aire comprimido seco para eliminar la humedad del desecante saturado.
- Purga calentada: utiliza un calentador externo durante la regeneración, reduciendo la cantidad de aire comprimido necesaria.
- Purga por soplante: utiliza aire ambiente calentado suministrado por una soplante, minimizando las pérdidas de aire comprimido.
- Calor de compresión (HOC): utiliza el calor generado durante la compresión para regenerar el desecante, mejorando la eficiencia energética general.
La cifra de la purga es la que importa. Un secador sin calor envía de vuelta entre el 15 y el 20 % de su capacidad a través del lecho, y el compresor situado aguas arriba tiene que generar ese aire primero cada hora que funciona. Por eso, la gama de secadores de aire de adsorción está dividida por el principio de regeneración.
Calor de compresión y secadores de tambor rotativo
Los secadores HOC solo funcionan con compresores exentos de aceite. El motivo es la fuente de calor: la regeneración depende del aire que deja el elemento de compresión lo suficientemente caliente como para expulsar el agua del desecante, y los compresores exentos de aceite son especialmente adecuados para esta aplicación.
La configuración más común es el secador de tambor rotativo, y funciona de forma diferente a un secador de doble torre. Un tambor lleno de desecante gira lentamente a través de una zona de secado y una zona de regeneración, por lo que el proceso de secado es continuo. En cualquier momento, una cuarta parte del tambor se regenera con aire comprimido caliente a 130 a 200 °C (266 a 392 °F), luego se enfría, se drena y recirculada a través de un eyector, mientras que las otras tres cuartas partes restantes secan el aire procedente del refrigerador posterior.
No se utiliza aire de purga y, dado que la regeneración funciona con el calor que ya ha producido el compresor, tampoco hay calefactor. La única carga eléctrica es el pequeño motor que gira el tambor: un secador con una capacidad nominal de 1000 l/s (2119 cfm) consume aproximadamente 120 W. De ahí proviene la ventaja en cuanto a costes de funcionamiento. El punto de rocío a presión típico es de aproximadamente -20 °C (-4 °F)y menor con calefacción adicional.
Filtración e instalación alrededor del secador
Un secador de adsorción elimina el vapor de agua, no el agua líquida ni el aceite. La separación y el drenaje de la humedad aguas arriba son esenciales para proteger el desecante. En el caso de los compresores con inyección de aceite, también se debe instalar un sistema de filtración para la eliminación de aceite adecuado aguas arriba del secador. La contaminación por agua líquida o aceite puede reducir el rendimiento del desecante y acortar la vida útil.
Dependiendo de la tecnología del secador, también se puede instalar una filtración de partículas aguas abajo para proteger el sistema de aire comprimido. Con el desecante estructurado Cerades, se elimina en gran medida la formación de polvo del movimiento de las perlas, lo que puede reducir la necesidad de filtración de polvo aguas abajo en sistemas que, de otro modo, utilizarían un desecante basado en perlas.
Señales de que el secador ha desviado su punto de rocío
Un secador de adsorción falla silenciosamente. El aire sigue fluyendo, las torres siguen cambiando y nada suena ni parece incorrecto. El único síntoma es un aumento del punto de rocío, y un monitor de punto de rocío de salida lo hace visible antes de que la humedad llegue a su proceso.
Seguridad: las torres están presurizadas y, en un secador calentado o HOC, el lado de regeneración funciona en caliente. Todas las siguientes comprobaciones se realizan desde el exterior de la máquina.
Posibles causas y medidas correctivas
| Causa | Probabilidad | Medidas correctivas |
|---|---|---|
| El desecante está llegando al final de su vida útil | Altas | Tendencia del punto de rocío en relación con la edad de la carga. Su manual de instrucciones da la vida útil esperada. |
| Aire de entrada por encima del límite | Común | Lea el manómetro de entrada del secador en la placa de datos; el aire caliente transporta más agua. |
| Flujo que supera la capacidad nominal del secador | Común | Compare el caudal suministrado en l/s con la placa de datos; el desbordamiento acorta el ciclo. |
| Arrastre de agua o aceite del sistema | Medio | Compruebe el indicador del prefiltro y el drenaje; el arrastre puede haber dañado el lecho. |
| Problemas de válvula, control o regeneración | Baja | Programe el cambio de acuerdo con el manual de instrucciones y escuche en el escape de purga. Cualquiera de ellos es un caso para Atlas Copco. |
¿No está seguro de qué secador necesita su proceso?
La selección correcta del secador depende de tres factores clave: el punto de rocío a presión requerido, el caudal y las condiciones de funcionamiento. Elegir el secador adecuado ayuda a proteger el equipo, mantener la calidad del producto y reducir los costes operativos.
Preguntas más frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre un secador de absorción y un secador de adsorción?
La absorción es un proceso químico que consume el medio de secado. La adsorción es un proceso físico en el que la humedad se adhiere a una superficie desecante reutilizable.
¿Qué punto de rocío puede alcanzar un secador de adsorción?
Hay secadores de adsorción disponibles para diferentes requisitos de secado. Los puntos de rocío a presión típicos son de -20 °C y -40 °C, mientras que los diseños especializados pueden alcanzar hasta -70 °C.
¿Qué desecantes se utilizan en los secadores de adsorción?
Los desecantes comunes incluyen alúmina activada, gel de sílice, tamices moleculares y tecnología de desecante estructurado como Cerades.
¿Con qué frecuencia se debe sustituir el desecante?
El desecante se regenera en cada ciclo y suele durar muchos años. La vida útil depende de las condiciones de funcionamiento, los niveles de contaminación y el tipo de desecante utilizado. Cerades es la mejor opción en comparación con las perlas desecante tradicionales: dura más, requiere menos sustituciones y ayuda a reducir el coste total de propiedad con el paso del tiempo.
¿Qué tipo de secador de adsorción consume menos energía?
Los secadores por calor de compresión aprovechan el calor residual del propio compresor, pero requieren un compresor sin aceite. Entre los tipos de purga, los de regeneración por soplador consumen aproximadamente un 40 % menos que los sin calor, ya que no utilizan aire comprimido; los de purga con calor, alrededor de un 25 % menos.
¿Por qué necesita filtros un secador por adsorción?
Los filtros ayudan a proteger el desecante de la contaminación por agua, aceite y partículas, lo que garantiza un rendimiento fiable del secador y una larga vida útil.
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