Problemas con la condensación del aire comprimido

La condensación del 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.

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.

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 del aire de entrada. Cuanto mayor sea la temperatura de entrada 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.

Un punto de rocío a presión más bajo en los sistemas de secado implica mayores costes de energía, ya que se requiere más esfuerzo para eliminar la humedad. Para mantener los costes bajos, es importante evitar el uso de una solución de secado excesivamente potente que vaya más allá de sus necesidades reales. En su lugar, elija un sistema de secado que se adapte a sus necesidades específicas para mantener la eficiencia y controlar los gastos.

Al realizar una comprobación del aire comprimido, es importante conocer los distintos tipos de sensores de punto de rocío disponibles:

• Sensores de punto de rocío capacitivos: son ideales para la monitorización continua del punto de rocío en los sistemas de aire comprimido. Miden los cambios de capacitancia debidos a los niveles de humedad, y ofrecen datos en tiempo real. Esto ayuda a mantener unas condiciones de secado óptimas y puede suponer un ahorro de energía si se utilizan con los controles adecuados del secador.

• Espejo frío: esta tecnología ofrece la medición más precisa del punto de rocío mediante la refrigeración de un espejo hasta que se forma condensación. La temperatura a la que se produce es el punto de rocío. Sin embargo, los dispositivos de espejo frío son caros, requieren una limpieza frecuente, un operador cualificado y una calibración periódica, lo que los hace menos adecuados para la monitorización continua.

• Indicador de humedad: se trata de una herramienta rentable que cambia de color para indicar los niveles de humedad. Se puede instalar en cualquier punto del sistema aguas abajo de un secador de aire. Aunque proporciona una indicación visual rápida del aumento de los niveles de humedad, no es una herramienta de medición precisa.

Conocer estas herramientas puede mejorar enormemente la eficacia del proceso de comprobación del 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 de los equipos (p. ej., máquinas CNC y otros equipos 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Si su aplicación requiere una mayor eliminación de la humedad, es necesario introducir un secador externo o interno (integrado). 

• Con un secador frigorífico, la temperatura del aire se reduce a 3 °C (37 °F). 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 adsorción.
• Un secador de adsorción reduce el punto de rocío como mínimo a -40 ºC, lo que produce aire completamente seco. Estos niveles son esenciales para las operaciones de pintura por pulverización, la impresión y otras aplicaciones de herramientas neumáticas.