Cuando el aire se enfría, como sucede después de la compresión, el vapor de agua se condensa. Esta es la razón por la cual un compresor con un caudal de 5 m³/min (ref. a +20 °C de temperatura ambiente, un 70% de humedad relativa y 1 barabs) “produce” en cada turno de ocho horas unos 30 litros de agua. Este condensado se debe eliminar del sistema para evitar daños y averías. El secado económico y ecológico del aire comprimido es una parte esencial de su tratamiento.

1. Un ejemplo práctico

Si un compresor de tornillo enfriado por aceite aspira 10 m³ de aire directamente de la atmósfera a 20 °C y con una humedad relativa del 60 %, ese aire contendrá aprox. 100 g de vapor de agua. Si el aire se comprime con una relación 1:10 a una presión absoluta de 10 bar, obtendremos 1 metro cúbico de servicio. Pero si la temperatura alcanza los 80 °C después de la compresión, el contenido de agua del aire podrá llegar a los 290 g por metro cúbico. Como tan sólo hay aprox. 100 g, el aire tendrá una humedad relativa del 35 % más o menos, o sea, que estará bastante seco, por lo que no podrá formarse condensado. En el posenfriador del compresor la temperatura del aire comprimido vuelve a descender de 80 a 30 °C aproximadamente. A esa temperatura, un metro cúbico de aire no puede retener más de 30 g de agua, por lo que los 70 g restantes se condensan y pueden separarse. En una jornada de trabajo de 8 horas se pueden formar cerca de 35 litros de condensado. Otros 6 litros diarios se separan en el secador refrigerativo conectado a continuación. En estos secadores, el aire comprimido se enfría primero a +3 °C, y luego se recalienta hasta la temperatura ambiente. Esto significa un déficit de humedad de un 20 % aprox. y, en consecuencia, un aire comprimido de mejor calidad, más seco (Figura 1).

Figura 1: En la producción, almacenaje y tratamiento del aire comprimido se forma condensado (datos referidos a 10 m³/min, 10 bar_abs, 8 h, 60% H_rel y 20 °C)

2. La humedad del aire

El aire que nos rodea siempre contiene una cantidad mayor o menor de humedad, es decir, de agua. Esta humedad depende de la temperatura de cada momento. Por ejemplo, un aire saturado de vapor de agua al 100 % a una temperatura de +25 °C puede contener casi 23 g de agua por metro cúbico.

3. Formación de condensado

El condensado se forma cuando se reducen el volumen del aire y su temperatura al mismo tiempo, ya que estos dos fenómenos reducen la capacidad de saturación del aire. Justamente eso es lo que sucede en la unidad compresora y en el post-enfriador de un compresor.

4. Algunos conceptos básicos explicados brevemente

a) Humedad absoluta
Entendemos por humedad absoluta la cantidad de vapor de agua contenida en el aire expresada en g/m³.

b) Humedad relativa (H_rel)
La humedad relativa indica el grado de saturación del aire, es decir, la relación entre su contenido real de agua y el punto de saturación real (100 % H_rel). Esta humedad depende de la temperatura de cada momento: El aire caliente puede contener una cantidad de vapor de agua mayor que el aire frío.

c) Punto de rocío atmosférico
El punto de rocío atmosférico es la temperatura a la cual el aire alcanza el grado de saturación del 100 % (H_rel) a presión atmosférica (condiciones ambientales).

d) Punto de rocío a presión
Por punto de rocío de presión entendemos la temperatura a la que el aire comprimido alcanza su punto de saturación (100 % H_rel) a su presión absoluta. Refiriéndonos al ejemplo descripto arriba: El aire, a una presión de 10 bar(a), tendrá a un punto de rocío de presión de +3 °C una humedad absoluta de 6 g por metro cúbico de trabajo. Si liberamos uno de los metros cúbicos de trabajo del ejemplo, comprimidos a 10 bar(a), hasta alcanzar la presión atmosférica, su volumen se multiplicará por diez. Los 6 g de vapor de agua no varían, pero se reparten en ese volumen mayor. Cada metro cúbico relajado contendría, por tanto, 0,6 g de agua. Esta humedad se correspondería con un punto de rocío atmosférico de –24°C.

5. ¿Secado económico y ecológico del aire comprimido con secador refrigerativo o de adsorción?

Las nuevas regulaciones sobre agentes refrigerantes no convierten a los secadores de adsorción en una alternativa real frente a los secadores refrigerativos, ni desde el punto de vista económico ni desde el ecológico. Los secadores refrigerativos solamente consumen un 3 % de la energía que necesita el compresor para producir el aire comprimido, mientras que los secadores de adsorción consumen entre un 10 y un 25 % o incluso más. Por eso, será preferible optar por un secador refrigerativo siempre que sea posible.

Antes, los secadores funcionaban continuamente, pero esto suponía un gran despilfarro de energía, sobre todo en las fases de carga parcial. Los secadores de aire comprimido modernos con control cíclico o parada diferida adaptan su consumo a las variaciones de la demanda, manteniendo constante la buena calidad del aire comprimido (Figura 3). De esta forma es posible ahorrar hasta un 50% de energía en promedio anualmente.

El uso de una técnica de alta eficiencia energética es importante sobre todo para alcanzar puntos de rocío por debajo de cero grados centígrados, ya que los secadores de adsorción usados para ello suelen consumir mucha energía.

El sistema HYBRITEC combina eficientemente dos procedimientos de secado para reducir notablemente el consumo de energía: Está conformado por un secador refrigerativo y un secador de adsorción. El aire comprimido pasa primero por el secador refrigerativo, del que sale con un punto de rocío de +3°C. Tras este secado previo, el secador de adsorción lo deja con un punto de rocío -40 °C, para lo cual consume mucho menos energía.

Figura 3: Potenciales de ahorro de energía de secadores refrigerativo s con regulación por parada diferida

Fotos fuente Kaeser Kompressoren