En general, todas las instalaciones de aire comprimidotienen el mismo problema, la condensación de agua. Para evitarla, existen equipos que literalmente, secan el aire, dejándolo con unos niveles de vapor de agua reducidos que no perjudiquen nuestra instalación o proceso.
Para medir el grado de sequedad del aire comprimido, utilizamos la temperatura de Punto de Rocío. En este artículo explicaremos de dónde sale este valor y cómo debemos considerarlo.
La temperatura de Punto de Rocío
El aire es una mezcla de muchos gases, entre los que se encuentran en mayor porcentaje el oxígeno, el nitrógeno y el vapor de agua. Los dos primeros son estables, pero la concentración de vapor de agua en el aire es muy variable.
Para analizar su comportamiento tenemos que recurrir a la ley de los gases de Dalton.
"En una mezcla de gases, la presión total del gas es la suma de las presiones parciales de los gases que lo componen."
"P total = P1 + P2 + P3 ..."
La presión parcial del vapor de agua está relacionada con la temperatura. Por lo tanto, la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener el aire, está determinada también por la temperatura.
Habitualmente, el aire contiene menos cantidad de vapor de agua que la que puede llegar a contener. Este valor lo expresamos en porcentaje y nos indica la cantidad de vapor de agua en el aire, en relación a la que podría llegar a tener en función de sus condiciones de temperatura y presión. A este valor lo llamamos Humedad Relativa.
En el gráfico se puede observar que con una temperatura de 35ºC, el aire podría llegar a contener hasta 39,286 gr/m3 de agua.
Si tenemos una humedad relativa del 80%, nos indica que en con estos valores el agua acumulada en el aire es de 31, 428 gr/m3. Por lo tanto, todavía le queda un 20% hasta llegar a su valor de saturación. Una vez llegado a ese valor (100%), con un poco que baje la temperatura, comenzaría a condensarse agua.
La temperatura a la que comienza a condensarse el agua, es la que se denomina Punto de Rocío.
En una instalación de aire comprimido, este valor nos indicaría el punto de temperatura límite o de saturación, a partir del cual comenzaría a condensarse agua en nuestra red de aire comprimido.
Otros dos conceptos que debemos conocer corresponden al Punto de Rocío Atmosférico y el Punto de Rocío a Presión.
Punto de Rocío Atmosférico: Corresponde a la temperatura a la que el vapor de agua comienza a condensarse en la naturaleza, es decir, a la presión atmosférica.
Punto de Rocío a Presión: Corresponde a la temperatura a la que el vapor de agua comienza a condensarse con una presión superior, es decir, la temperatura de condensación que nos puede afectar en una instalación de aire comprimido.
El segundo valor es el que debemos tener en cuenta para determinar el grado de sequedad del aire comprimido, porque la cantidad de vapor de agua que podemos tener en un determinado volumen de aire, es directamente proporcional a la temperatura e inversamente proporcional a la presión.
Así, la cantidad de agua condensada será mayor con temperaturas más bajas y presiones más altas.
La cantidad de condensado que se llega a producir en un sistema de aire comprimido puede ser muy grande. En una instalación como la del dibujo inferior, tenemos varios puntos donde se produce esa condensación.
El compresores el primero de ellos, cuando después de comprimir el aire, lo pasamos por el refrigerador posterior; el depósito donde se expande el aire o los filtros. Pero el elemento que más condensado produce es el secador frigorífico, donde se baja la temperatura del aire hasta valores de +3ºC para conseguir la temperatura de mayor condensación. Evidentemente, existen otros equipos, como los secadores de adsorción, que consiguen puntos de rocío mucho más reducidos, hasta -70ºC.
Si analizamos una instalación muy común, como la del dibujo anterior, podemos ir calculando la cantidad de condensado que se produce al paso del aire por los distintos elementos que la componen.
Supongamos que tenemos un sistema de aire comprimido con las características indicadas en “Datos 1”. Nuestro sistema está al nivel del mar, con una presión absoluta de 1 bar. Para las características de temperatura ambiente de 30ºC, la máxima cantidad de vapor de agua en el aire es de 30,078 gr/m3.
Con estos datos y considerando la humedad relativa indicada, podemos determinar que la cantidad de agua condensada en las condiciones de aspiración es de 42,12 l/h:
W aire = 2000 x 30,078 x 70/100 = 42109,20 gr/h ≅ 42,12 l/h
Durante la compresión, la temperatura está sobre el valor de punto de rocío, por lo que no se precipitará agua. Sin embargo al pasar por el refrigerador posterior y por el depósito de acumulación, se nos producirá una cantidad de condensado equivalente a la nueva situación, que es la indicada en “Datos 2”.
Con el paso por el compresor, nuestro volumen es de 181,8 m3/h, debido a que hemos comprimido el aire a 10 barg ó 11 bar abs. Ahora la temperatura es de 40ºC y tenemos el aire saturado, por lo que el valor de humedad relativa es el 100%.
Aplicando la misma fórmula, pero referida a las nuevas condiciones, tendremos una cantidad de condensado de 32,9 l/h aproximadamente.
W1= 42109,20 - (181,8 x 50,672 x 100/100) = 32897,0304 gr/h ≅ 32,9 l/h
La última etapa es el paso del aire comprimido por un secador frigorífico. En este equipo, bajaremos la temperatura del aire hasta los 3ºC para conseguir condensar el agua correspondiente a esa temperatura, que correspondería con el punto de rocío del aire disponible para ser usado en la instalación.
En “Datos 3”, vemos los nuevos valores para volver a aplicar la fórmula, con lo que obtendríamos una cantidad de condensado de 8,13 l/h aproximadamente.
W2 = (181,8 x 50,672) - (181,8 x 5,953) = 8129,9142 g3/h ≅ 8,13 l/h
Como se puede ver por los resultados de los diferentes cálculos, hemos condensado en todo el proceso 41,03 l/h.
Ahora pensemos en una instalación típica en la industria, que funcione una media de 16 horas al día durante 360 días al año. Con una simple operación obtendremos, que un sistema de aire comprimido con un compresor de 2000 m3/h, a 10 barg, depósito acumulador y secador frigorífico, trabajando durante el periodo indicado, produce 237.888 litros de agua condensada en un año.
Miércoles, 18 de diciembre de 2024 
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Habitualmente, el aire contiene menos cantidad de vapor de agua que la que puede llegar a contener. Este valor lo expresamos en porcentaje y nos indica la cantidad de vapor de agua en el aire, en relación a la que podría llegar a tener en función de sus condiciones de temperatura y presión. A este valor lo llamamos Humedad Relativa.
Supongamos que tenemos un sistema de aire comprimido con las características indicadas en “Datos 1”. Nuestro sistema está al nivel del mar, con una presión absoluta de 1 bar. Para las características de temperatura ambiente de 30ºC, la máxima cantidad de vapor de agua en el aire es de 30,078 gr/m3.
Durante la compresión, la temperatura está sobre el valor de punto de rocío, por lo que no se precipitará agua. Sin embargo al pasar por el refrigerador posterior y por el depósito de acumulación, se nos producirá una cantidad de condensado equivalente a la nueva situación, que es la indicada en “Datos 2”.
La última etapa es el paso del aire comprimido por un secador frigorífico. En este equipo, bajaremos la temperatura del aire hasta los 3ºC para conseguir condensar el agua correspondiente a esa temperatura, que correspondería con el punto de rocío del aire disponible para ser usado en la instalación.
