Tratamiento de aire comprimido

El aire como medio de energía está disponible casi ilimitadamente en todo el mundo, sin embargo no siempre con la misma calidad. El aire es distinto en las distintas zonas climáticas, debido a las diferentes cargas de emisiones producidas por el tráfico, la industria, la agricultura y otros factores. Este aspecto se debe tener en cuenta como corresponda en el tratamiento del aire comprimido. Con el adecuado tratamiento del aire comprimido se pueden reducir claramente las averías de las máquinas y los tiempos de parada. No solo las máquinas necesitan aire comprimido limpio y seco. Como medio de procesos, el aire comprimido debe cumplir condiciones técnicas y estar adecuadamente acondicionado. Por eso, la calidad del aire comprimido se rige por los siguientes requisitos.

Distintos procesos en el tratamiento del aire comprimido

En la norma ISO8573-1 se determina la cantidad de suciedad admisible por metro cúbico de aire comprimido. Las partículas sólidas, el agua y el aceite son las 3 clases de suciedad principales.

3 cifras indican la clase de calidad correspondiente conforme a ISO 8573-1.

En consecuencia, distintos procesos se solapan en el tratamiento del aire comprimido. La carga de gérmenes y bacterias también merece especial atención. En la norma DIN-ISO 8573-1 no se definen límites para los gérmenes o microorganismos.

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Concentración de partículas

En la generación de aire comprimido se aspira aire ambiente y se comprime con un compresor. Con ello, entran también polvo, humedad, aceites, aerosoles y componentes microbiológicos proporcionalmente comprimidos, en el aire comprimido.

A través de los filtros adecuados, se puede conseguir gradualmente la concentración de partículas correcta.


Humedad residual

El agua es la más problemática de todas las impurezas en el aire comprimido. No solo provoca daños por corrosión, sino que también favorece el crecimiento de microorganismos nocivos para las personas y que pueden contaminar productos y procesos.

Con secadores adecuados se puede generar el grado de humedad residual necesario.


Contenido de aceite residual

El aire ambiente contiene aceite en estado gaseoso (neblina de aceite). Los valores de carga típicos están entre 0,05 mg/m³ y 0,5 mg/m³. En entornos densamente construidos, urbanos o industriales, estos valores pueden ser más altos.

Aplicando procesos adecuados, se puede reducir y controlar el contenido de aceite residual.


Libre de gérmenes

Los sistemas de aire comprimido contienen grandes cantidades de impurezas microbiológicas y los sistemas de aire comprimido cálidos y húmedos son un entorno ideal para su multiplicación.

Pero los gérmenes y microorganismos también se pueden eliminar permanentemente del aire comprimido aplicando técnicas de tratamiento del aire comprimido, como los filtros estériles o la técnica de catálisis.


Impurezas en el aire

Apenas reconocibles a simple vista: Polen, gérmenes, partículas, fibras, aerosoles de aceite, además de metales pesados como el plomo y el cadmio. Las impurezas presentes en el aire ambiente pueden perjudicar el funcionamiento de la red de aire comprimido, la calidad de los productos e incluso la salud de los consumidores.

El compresor comprime aire ambiente aspirado al nivel de presión requerido. La compresión del aire ambiente también implica una compresión de las impurezas. Sin la tecnología de tratamiento apropiada, las impurezas entrarían libremente en el sistema de aire comprimido y, dependiendo del proceso de producción, llegarían al producto final. Por eso, el tratamiento del aire comprimido también es un tema de seguridad de los procesos.

Filtración para aire comprimido

En materia de filtros de aire comprimido, se encontrará con los más diversos términos. Algunos de estos nombres son específicos de los fabricantes, otros se han regularizado o bien se trata de términos especializados. A continuación explicamos los términos más frecuentes para determinados tipos de filtro.

Separador de agua / separador ciclónico

El separador de agua no es un filtro en sentido estricto, sino, como su propio nombre indica, un separador. Bloquea cantidades de líquidos lentos en el aire comprimido y separa el agua por gravedad y fuerza centrífuga.

Así, los separadores de agua recogen grandes cantidades de líquidos del sistema, descargando a los siguientes secadores, etc. Este líquido se denomina condensado y requiere un tratamiento adecuado (Tecnología del condensado).

Filtración húmeda / filtro de coalescencia

Los filtros de coalescencia, muy extendidos, combinan distintas técnicas de filtración, para conseguir resultados óptimos. A menudo, aquí se emplea material filtrante no tejido con distintas propiedades, junto con los procesos de fabricación adecuados (plisado, arrollado, ...). Con ello, los distintos fabricantes tratan de separar, en una carcasa, partículas, gotitas de líquido y aceite y aerosoles. A continuación se muestra su funcionamiento exacto.

Filtración superficial

Las partículas mayores que la distancia entre las fibras del material filtrante no tejido quedan retenidas directamente entre las fibras, es decir, el filtro actúa como un tamiz. Esto suele ocurrir en la superficie, por lo que se denomina filtración superficial.


Filtración profunda

En la filtración profunda, conocida como separación de fluidos mediante fuerza centrífuga, las partículas sólidas y los aerosoles entran en el lecho filtrante. Allí se encuentran con muchas fibras finas, por lo que pierden energía cinética y son cada vez más lentas, hasta que, al final quedan retenidas en las fibras.


Movimiento browniano

Los aerosoles más pequeños colisionan, por movimiento browniano, con las fibras y se desplazan en el sentido de flujo del aire comprimido, a lo largo de la pared exterior de la fibra. En las ramificaciones, forman gotitas mayores y se descargan en un colector desde el que se purgarán como condensado.


Filtración por niveles

Para mejorar el resultado tras la filtración, también se pueden colocar varios filtros de partículas sucesivos. Siempre es mejor instalar el filtro más grueso antes que el fino. Este proceso también se denomina filtración por nivel, porque se filtra nivel por nivel hasta la calidad deseada. BEKO TECHNOLOGIES comercializa filtros de coalescencia en 3 niveles:

. Aerosoles de aceite - Partículas .
Grado de filtración Cuota de separación
para aerosoles de aceite
Concentración de entrada Concentración de salida - Separación de partículas Tamaño de partícula Clase según ISO 8573-1
Filtro grueso C 84,00 % 30 mg/m³ <=5 mg/m³ - 99,00 % 2,0 -5,0 µm 4. - 4.
Filtro fino F 99,50 % 10 mg/m³ 0,05 mg/m³ - 99,83 % 0,5 -2,0 µm 2. - 2.
Filtro super fino F 99,95 % 10 mg/m³ 0,005 mg/m³ - 99,98 % 0,1 -0,5 µm 1. - 2.*

* Para alcanzar la clase 1.-.1 se requiere por regla general un filtro de polvo y de carbón activo adicional, dado que los filtros de coalescencia no pueden retener los vapores de aceite.

Filtro de coalescencia y contenido de aceite residual

En general, cuando se habla de filtros de aire comprimido, se trata de los denominados filtros de coalescencia. Como su propio nombre indica, en este tipo de filtros, las gotitas pequeñas se «funden» formando gotas más grandes. Con ello mejora la capacidad de separación del filtro.

El vapor de aceite, por ejemplo, se presenta en un formato tan «pequeño», que no permite la coalescencia. El vapor de aceite atraviesa el filtro sin obstáculos. En la norma ISO 8573-1 se contemplan todos los componentes del aceite, es decir, líquidos, aerosoles y vapor. Solo con un filtro de coalescencia no se consigue la clase de calidad 1.

Un método adecuado es la adsorción o, como alternativa, un tratamiento catalítico. Véase el aire comprimido libre de aceite…

Humedad en el aire comprimido

Conocemos como humedad la proporción de vapor de agua en el aire. A una misma temperatura ambiente, la humedad del aire puede variar (clima desértico, clima tropical). A una determinada temperatura, un volumen de aire solo puede contener una cantidad de vapor de agua limitada. En este sentido, distinguimos entre humedad máxima, absoluta y relativa.

Se denomina punto de rocío a presión la temperatura en la que un metro cúbico sometido a una presión pertinente se satura al 100% con vapor de agua. Si el aire comprimido se enfría por debajo de esta temperatura, se forma condensado.  Aunque se exprese como valor de temperatura, el punto de rocío no es la temperatura real del aire. El aire comprimido con una temperatura de 35 °C puede tener, por ejemplo, un punto de rocío a presión de -40 °C.

Para las aplicaciones en las que la humedad residual es un criterio de calidad del aire comprimido, el punto de rocío a presión es una magnitud importante.

  • Una humedad residual excesiva en el aire comprimido empeora la calidad de la pintura, por ejemplo, debido a la presencia de burbujas.
  • Los productos higroscópicos, que atraen el agua, como el polvo, las especias, la sal o el azúcar, se adhieren en el proceso de producción.
  • En un entorno frío sin protección, la humedad en el aire comprimido provoca, por ejemplo, la congelación de válvulas de control y corrosión en los aparatos de aire comprimido.

Proceso de secado del aire comprimido

Muchos usuarios no son conscientes de la cantidad de agua que puede generar el uso de un sistema de aire comprimido. En el compresor se comprimen grandes cantidades de aire atmosférico húmedo, que sale en forma de aire comprimido saturado de vapor de agua al 100 %. Dado que el aire comprimido se almacena en el depósito de aire comprimido y después pasa a la red de tuberías, se enfría y condensa el vapor de agua formando agua líquida que, a su vez, forma aerosoles o neblina de agua. La instalación de separadores de agua reduce el agua líquida en la corriente de aire comprimido y los filtros de coalescencia reducen los aerosoles del agua, pero la filtración para la reducción del agua no basta por sí misma. Si solo se instalan separadores de agua, la mejor clasificación alcanzable según ISO8573-1 es la clase 6 para el agua.

Para reducir el vapor de agua se emplea un secador. Para ello, existen tres procesos - secador frigorífico, secador de membrana y secador de adsorción. Los criterios de selección son el DTP, el caudal volumétrico, la aplicación y la calidad del aire comprimido requerida según la clase exigida, así como la rentabilidad del sistema y los costes que implica.

Proceso Secador frigorífico Secador de membrana Secador de adsorción
Punto de rocío a presión Los puntos de rocío a presión están entre +3 y +10°C Los puntos de rocío a presión están entre +10 y -40°C Los puntos de rocío a presión están entre -20 y -70°C
Caudal volumétrico aprox. 20 hasta 17 600 m³/h aprox. 20 hasta 2 250 l/min aprox. 10 hasta 100 000 m³/h
Principio de funcionamiento Compresor e intercambiador térmico con principio de condensación La humedad se deriva al entorno junto con el aire de barrido La humedad se recoge con un agente secante
Observación No adecuado para temperaturas ambiente por debajo del punto de congelación Secador final, utilizable también para la distribución de aire comprimido con riesgo de heladas Muy amplio rango de posibles puntos de rocío a presión y grandes caudales volumétricos.

Los secadores frigoríficos se suelen emplear al principio del sistema de aire comprimido, después de la separación de agua y el sistema de drenaje de condensado adecuados. A menudo, los secadores de membrana se colocan cerca de la aplicación, es decir, de la toma. Se suelen usar como complemento a los secadores frigoríficos, como secadores finales para caudales volumétricos más pequeños. Los secadores de adsorción se usan, en función de la aplicación, al principio del sistema de aire comprimido o cerca de la aplicación, y son adecuados para caudales volumétricos muy grandes.

¿Ya lo sabía? Punto de rocío a presión y fugas

El punto de rocío a presión (DTP) es una magnitud importante y un criterio de calidad en el tratamiento del aire comprimido. El aire ambiente normal con una presión atmosférica de 1 bar puede absorber considerablemente más humedad que el aire comprimido. El punto de rocío a presión aumenta al incrementarse la presión del sistema, y viceversa.

Si su sistema de aire comprimido tiene fugas, el punto de rocío a presión empeora. Y, a su vez, se reduce la calidad lograda mediante costosos procesos de secado. En este contexto, localizar y eliminar las fugas es importante, no solo para la rentabilidad, sino también para la seguridad de sus procesos.

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Contenido de aceite residual y gérmenes en el aire comprimido

En muchos centros de producción, el aire comprimido entra en contacto directo o indirecto con equipos de producción, productos o materiales de embalaje (muy especialmente en la industria alimentaria, de bebidas, farmacéutica y electrónica). Las contaminaciones por contenidos residuales de aceite, microorganismos y gérmenes tienen consecuencias considerables en la calidad del producto, la seguridad del consumidor y la reputación de la marca.

Es necesaria una protección efectiva contra la entrada de aceite en el sistema de aire comprimido y la seguridad de los procesos cuando los productos son delicados: hay que observar las posibles interacciones. Hasta que no se armonizan con precisión los distintos componentes de generación, no se puede garantizar la calidad deseada para el aire comprimido. A menudo, también se subestiman las posibles fuentes de contaminación.

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En el tratamiento del aire comprimido se encadenan varios procesos. El orden, el diseño y el dimensionamiento correctos de los distintos componentes es decisivo para la calidad; además, un tratamiento eficiente contribuye considerablemente a reducir los costes de explotación.

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