3. Cómo seleccionar el secador adecuado
DOCUMENTO TÉCNICO SOBRE SECADORES DE AIRE COMPRIMIDOCÓMO SELECCIONAR EL SECADOR ADECUADO
El requisito más básico de un secador es mantener el ritmo de producción de aire del compresor para satisfacer los requisitos respectivos de proceso. Afortunadamente, hay disponibles herramientas de cálculo que ayudan a los usuarios a averiguar qué secador es el mejor. En definitiva, estas herramientas deben utilizarse para garantizar que el dimensionamiento de la máquina se ha hecho correctamente. Adivinar el tamaño del secador o simplemente sustituir un secador antiguo por un secador de tamaño similar no siempre dará lugar a los resultados esperados.
Para determinar qué secador es el más adecuado, deben calcularse y tenerse en cuenta seis criterios principales:
1. Caudal de aire máximo en m³/min2. Punto de rocío a presión deseada3. Presión de entrada de aire4. Temperatura de entrada del aire5. Temperatura ambiente del aire (y temperatura del agua si el condensador está refrigerado por agua)6. El entorno de instalación del secador
Los secadores de adsorción pueden proporcionar un punto de rocío sumamente bajo, generalmente de unos 40 °C. Un punto de rocío fiable y predecible puede ser importante para aplicaciones exigentes en industrias como la farmacéutica y la de alimentos. Los secadores frigoríficos suelen alcanzar un punto de rocío de aproximadamente 3 °C, pero son menos costosos al momento de comprar, utilizar y mantener que los secadores de adsorción. Se utilizan principalmente para proteger la instalación, más que para el uso en una aplicación específica.
Vea el vídeo de nuestra wiki para obtener más información sobre cómo elegir el secador de aire correcto para su compresor:
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Los secadores frigoríficos son el tipo de secador de aire comprimido más utilizado. Constan de un intercambiador de calor aire-aire y un intercambiador de calor aire-freón.Así es como funcionan: El aire comprimido del compresor pasa primero a través del intercambiador de calor aire-aire. En esta fase, el aire entrante se enfría previamente mediante el aire de salida que es mas frío, y el aire de salida se calienta.En la segunda fase, el aire comprimido pasa a través del intercambiador de calor aire-freón, donde se enfría aún más hasta una temperatura de aproximadamente 3°C. A esta temperatura, el vapor de agua actual se condensa, recoge y elimina parcialmente. En esta etapa, la humedad relativa del aire comprimido sigue siendo del 100%.En el siguiente paso, el aire comprimido se calienta mediante el aire que entrada y, gracias al aumento de temperatura resultante, la humedad relativa del aire de salida desciende por debajo del 50%.
Los secadores frigoríficos, disponibles en versiones refrigeradas por agua y por aire, se utilizan en sistemas de aire comprimido para evitar el agua y la corrosión en el sistema. Una humedad relativa por debajo del 50% es suficiente para lograr este objetivo.
Un secador frigorífico está equipado con un compresor que comprime el gas refrigerante en un líquido. Los secadores de aire frigoríficos convencionales utilizan normalmente un compresor alternativo (de pistón) que funciona a una velocidad fija. Básicamente, significa que este compresor está apagado o encendido. Cuando está encendido, funciona a velocidad máxima, lo que no es muy eficiente desde el punto de vista energético.
Por el contrario, un secador frigorífico VSD utiliza un compresor de tornillo con un elemento de tornillo que orbita en un segundo elemento fijo. Es compacto y silencioso, y la velocidad del motor se puede ajustar para satisfacer una demanda específica, lo que resulta mucho más eficiente en términos de consumo de energía.
Además de su gran eficiencia, otra ventaja clave de los secadores frigoríficos VSD es su suministro fiable de aire de alta calidad a un punto de rocío estable y bajo, independientemente de la temperatura ambiente del aire. Se trata de una gran ventaja sobre los secadores de masa térmica, que ofrecen algunos ahorros de energía. Sin embargo, en ese caso, una masa térmica se enfría y luego seca el aire a medida que la masa se calienta lentamente. El resultado es un punto de rocío que aumenta y desciende con la temperatura de la masa térmica, lo que significa que la calidad del aire comprimido puede variar en hasta dos clases de pureza.
Esta fluctuación puede perjudicar la calidad y fiabilidad de la producción de la operación.
Por el contrario, los secadores frigoríficos VSD suministran continuamente aire seco en un punto de rocío estable.
Los secadores de adsorción se utilizan cuando la aplicación de aire comprimido requiere un punto de rocío inferior a 0 °C. En la mayoría de los casos, los secadores constan de dos depósitos de presión uno al lado del otro. Estos dos recipientes están llenos de perlas higroscópicas, que son un tipo de desecante.
El aire comprimido pasa a través de un contenedor a medida que las partículas adsorben la humedad del aire. Una vez que han capturado una cierta cantidad de humedad, las perlas se saturan. En este punto, el aire es llevado al segundo contenedor. Mientras el aire comprimido pasa por el segundo contenedor, los granos del primer contenedor se regeneran, lo que significa que la humedad capturada se libera y se desecha. Cuando los granos del segundo contenedor están saturados, el aire se conduce nuevamente a través del primer contenedor regenerado y el proceso comienza de nuevo.
Hay diferentes tipos de secadores de aire de adsorción en el mercado, cada uno con un método específico para regenerar el desecante:
Secadores de adsorción sin regeneración térmica
El aire comprimido húmedo fluye de abajo hacia arriba a través del desecante, que adsorbe la humedad. El aire seco de la salida de la columna de secado se expande a presión atmosférica y se envía a través del desecante saturado, eliminando así su humedad. Tras el proceso de desorción, la válvula de descompresión se cierra y el depósito se vuelve a presurizar.
Secadores de regeneración con regeneración por soplante
Con un calentador de aire eléctrico, estos secadores calientan el aire de purga expandido, lo que limita el flujo de purga requerido a aproximadamente un 8%. Este tipo de secador consume un 25% menos energía que los secadores sin purga caliente.
Secadores de adsorción de purga (cero) con soplador
El aire del ambiente, expulsado por el soplador, pasa a través del calentador externo. A continuación, el aire se dirige al desecante saturado, eliminando su humedad.
Los secadores HOC regeneran el desecante usando el calor disponible del compresor. En lugar de eliminar el calor del aire comprimido en un refrigerador final, el aire caliente se utiliza para regenerar el desecante. Este tipo de secador puede proporcionar un punto de rocío típico de -20 °C sin ninguna entrada de energía adicional. También se puede lograr un punto de rocío más bajo añadiendo calentadores adicionales.
Los secadores de adsorción con tambor rotativo constan de un único depósito que contiene un tambor en lugar de granos de desecante. Este tambor incorpora una estructura de panal en la que se impregna el material de adsorción. El tambor gira a una velocidad muy baja (sólo unas pocas revoluciones por hora). Una parte (3/4th) del tambor se utiliza para secar el aire comprimido y la otra (1/4th) se regenera.
El aire comprimido caliente del compresor se utiliza para la regeneración. Si el proceso de compresión proporciona calor insuficiente, podría ser necesario aumentar el calor para alcanzar el punto de rocío a presión requerido. La ventaja de los secadores con tambor rotativo es que no tienen válvulas de conmutación. El motor eléctrico y el tambor rotativo son los únicos componentes móviles de este tipo de secador. No es necesario filtrar el aire comprimido aguas arriba del secador y, como el material activo está unido al tambor, no es necesario filtrar el aire por la salida.
Los secadores con tambor rotativo no requieren un ciclo de refrigeración independiente. Sus ventajas también incluyen una caída de presión muy baja y un consumo de energía muy reducido.
Cerades™ es un desecante sólido diseñado por Atlas Copco que revoluciona el diseño, la eficiencia y el rendimiento de los secadores desecantes. En los secadores equipados con el desecante estructurado, el aire comprimido se dirige directamente a través del desecante sólido, en lugar de pasar por las muchas perlas diminutas de los desecantes.
Esto tiene muchas ventajas:
Reducción de los costos energéticos y mínima caída de presión, gracias a un flujo de aire directo libre de resistencia.
Calidad óptima del aire e intervalos de mantenimiento más largos, ya que Cerades™ dura más que las perlas desecantes sueltas, que se desintegran considerablemente con el tiempo.
Debido a que Cerades™ no crea polvo adicional, como los secadores desecantes convencionales, ofrece mejor protección para la salud ambiental y ocupacional, menores costos operativos y requiere menos mantenimiento. Una ventaja adicional es que no se necesita ningún filtro de salida para cumplir con la norma ISO 8573-1:2010 clase 2.
Instalación sencilla y funcionamiento continuo gracias a la colocación horizontal de Cerades™.
Tamaño reducido del secador, ya que Cerades™ puede manejar un mayor flujo de aire en comparación con los granos de desecante.
Los secadores de membrana utilizan el proceso de permeación selectiva de los componentes de los gases en el aire. El secador consta de un cilindro que alberga miles de fibras huecas de polímero con un revestimiento interior. A través de la permeación selectiva, estas fibras son capaces de eliminar el vapor de agua.
El rendimiento de los secadores de membrana se define por la temperatura y la humedad del aire de entrada. No proporcionan un punto de rocío fijo en la salida, sino que proporcionan una supresión del punto de rocío. Su diseño es muy sencillo y fiable. No hay componentes móviles, lo que significa que están 100 % exentos de mantenimiento. Sin embargo, el consumo medio de purga de estos tipos de secadores es de alrededor del 25%.
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