Problemas con la condensación del aire comprimido

La condensación de agua es un fenómeno natural y un subproducto de la compresión del aire. La cantidad de agua producida por un compresor de aire depende en gran medida del estado de entrada, la calidad del aire ambiente y la presión.

En términos más simples, la temperatura del aire, la humedad, el tamaño del compresor y la presión requerida determinan la cantidad de agua que sale de una unidad. Esta humedad afecta a todo el sistema, incluidas las tuberías. Dado que el aire caliente y húmedo tiene un mayor contenido de humedad que el aire frío, se crea vapor de agua dentro del compresor.

Considere un compresor de aire de tornillo rotativo de 55 kW (75 CV) funcionando en una sala con una temperatura ambiente de 24 °C (75 °F) y una humedad relativa del 75 %. Estas condiciones producirán 280 litros de agua por día. Para contrarrestarlo, a continuación se muestra el proceso de eliminación de humedad en un sistema de aire comprimido. 

Este agua se puede separar mediante accesorios, incluidos refrigeradores posteriores, separadores de condensación, secadores frigoríficos y secadores de adsorción. 

Un compresor que funciona con una sobrepresión de 7 bar(e) comprime el aire a 7/8 de su volumen. Esto también reduce la capacidad del aire para retener el vapor de agua en 7/8.

La cantidad de agua liberada es considerable. El siguiente ejemplo ilustra este punto. Un compresor de 100 kW que aspira aire a 20 °C y con una humedad relativa del 60 % genera unos 85 litros de agua durante 8 horas. Por lo tanto, la cantidad de agua que se separará depende de la zona de aplicación del aire comprimido. Estos factores determinan qué combinación de refrigeradores y secadores es adecuada.

Para explicar mejor la humedad del aire comprimido, evaluemos la temperatura ambiente, el caudal (tamaño del compresor), la presión de entrada, la temperatura de entrada y el punto de rocío a presión (PRP).

Caudal o tamaño del compresor. Las aplicaciones que requieren caudales más altos (l/min o CFM) producirán mayores niveles de contenido de agua del sistema.

Temperatura ambiente/contenido de humedad. Los compresores que funcionan a temperaturas ambiente y niveles de humedad más altos producen mayores cantidades de vapor de agua dentro del sistema.

Temperatura de entrada. Cuanto mayor sea la temperatura de entrada que entra en un compresor, mayor será el contenido de agua presente en el aire comprimido.

Presión. A diferencia del caudal, la temperatura o la humedad, los niveles de alta presión generan niveles bajos de humedad. Por ejemplo, si exprime una esponja llena de agua con fuerza, el agua se expulsa.

Punto de rocío a presión (PRP).El punto de rocío a presión es una forma común de medir el contenido de agua en el aire comprimido. El PRP hace referencia a la temperatura a la que el aire o el gas se saturan con agua y comienzan a convertirse en estado líquido a través de la condensación. El PRP también es el punto en el que el aire no puede retener más vapor de agua.

Para minimizar el contenido de agua en el aire comprimido, se requiere un nivel de PRP más bajo. Esto es importante, ya que los valores de PRP más altos se refieren a cantidades mayores de vapor de agua en el sistema. El tipo y el tamaño del secador determinan los niveles de PRP y condensación en el aire comprimido.

La condensación de aire comprimido sin tratar puede dañar y causar problemas en los sistemas neumáticos, los motores neumáticos y las válvulas. Además, cualquier componente o máquina conectada al sistema puede verse afectado, lo que puede provocar la contaminación del producto final.

A continuación se incluye una lista que explica con más detalle los efectos adversos de la humedad:

●     Corrosión del sistema de tuberías y equipos (p. ej., CNC y otras máquinas de fabricación)

●     Daños en los controles neumáticos que pueden provocar costosas paradas

●     Oxidación y un mayor desgaste de los equipos de producción debido a la pérdida de lubricante

●     Problemas de calidad debido al riesgo de decoloración, baja calidad y adherencia de la pintura

●     En las operaciones en climas fríos se puede producir la congelación, que causa daños en las líneas de control

●     Mantenimiento excesivo del compresor de aire y menor vida útil del equipo

Además, la humedad del aire comprimido puede tener muchos efectos nocivos en el aire de la planta, el aire de los instrumentos, las válvulas y los cilindros, así como en las herramientas neumáticas. Para evitar costes de mantenimiento excesivos e innecesarios, así como el posible tiempo de parada, se recomienda ser proactivos. Se recomienda encarecidamente seguir los pasos necesarios para que el aire comprimido siga estando seco, limpio y en buen estado para su aplicación.

La selección del método de secado adecuado para el aire comprimido depende en gran medida de los requisitos específicos necesarios para cumplir las normas de control de calidad de su aplicación.

Uno de los primeros pasos para eliminar la humedad del aire comprimido es en el interior del compresor. Esto es importante, ya que un separador de humedad o refrigerador posterior es capaz de eliminar entre el 40 y el 60 % del agua vaporizada.

Una vez que el aire comprimido sale del refrigerador posterior, permanece saturado de agua y puede tener efectos perjudiciales en todo el sistema si no se trata.

Dado que el depósito de un compresor de aire está mucho más frío que el aire comprimido caliente entrante, el uso de un depósito de aire puede ayudar a reducir el contenido de agua. Es importante tener en cuenta que un depósito húmedo recoge el exceso de humedad y debe drenarse diariamente. Esto es importante para evitar la corrosión y el desgaste.

Si su aplicación requiere una mayor eliminación de la humedad, es necesario introducir un secador externo o interno (integrado). En función del punto de rocío deseado, las dos opciones de secador son secadores de aire frigoríficos y secadores de aire de adsorción. 

Con un secador de aire frigorífico, la temperatura del aire se reduce a tres grados centígrados (37 grados Fahrenheit). Este proceso hace que el vapor de agua se condense del aire comprimido. Si el punto de rocío de un secador frigorífico no es suficiente, se debe utilizar un secador de aire de adsorción.

Un secador de adsorción reduce el punto de rocío a al menos -40 grados centígrados, lo que produce aire completamente seco. Estos niveles son esenciales para las operaciones de pintura por pulverización, impresión y otras aplicaciones de herramientas neumáticas.