En los procesos industriales donde se utiliza aire comprimido, es esencial eliminar del mismo los contaminantes que pueden perjudicar a los usuarios de ese aire. Uno de los contaminantes más abundante es el agua.
El aire aspirado por los compresores transporta una cantidad variable de vapor de agua. Ese vapor de agua se condensa en las redes de aire y debe ser eliminado en mayor o menor porcentaje, en función de cada aplicación industrial.
Para hacer este trabajo de secado se utilizan los secadores de aire comprimido. En este artículo se explicará el funcionamiento de los secadores de adsorción, con estos equipos se consigue llegar a un nivel de sequedad muy elevado, pudiendo alcanzar puntos de rocío de - 40ºC (calidad 2 según la ISO 8573) y - 70ºC (calidad 1 según la ISO 8573).
Su nombre define el principio de funcionamiento del sistema, la adsorción. No confundir con absorción con “b”, que se basa en un proceso diferente.
El efecto de la adsorción se consigue por la atracción de la molécula del agua a su paso por un lecho de desecante. Este desecante suele presentarse en forma de bolitas muy porosas que retienen las gotas del agua en su superficie, dejando pasar el aire comprimido y consiguiendo con ello un determinado grado de sequedad.
Según las diferentes aplicaciones y grados de sequedad, los secadores de adsorción pueden incorporar diferentes tipos de desecantes. Los más habituales son la Alúmina Activa o el Tamiz Molecular (Zeolite).
La forma constructiva de los secadores de adsorción generalmente es la que se ve en la foto. Dependiendo del tamaño o aplicación existen otros diseños, pero por lo general son similares al indicado.
El proceso de secado de estos equipos tiene dos fases muy diferenciadas y vitales para conseguir el punto de rocío requerido en cada aplicación:
Fase de adsorción, en la que el aire comprimido pasa por el lecho del desecante para eliminar el agua hasta el punto de rocío deseado.
Fase de desorción o regeneración, en la que el desecante saturado de humedad es liberado de toda el agua retenida para dejarlo disponible para un nuevo proceso de adsorción.
El análisis sobre el funcionamiento de este tipo de equipos se realiza sobre la base de un secador de adsorción que lleva a cabo el proceso de desorción utilizando aire ambiente aspirado y calentado previamente. Todos los secadores de adsorción funcionan con un proceso de adsorción similar, pero se diferencian principalmente en el modo de realizar la desorción o regeneración. Este aspecto es muy importante a la hora de elegir entre un equipo u otro porque los costes energéticos y de explotación pueden ser muy variables.
Desde el punto de vista de la regeneración se pueden distinguir tres grupos de secadores:
Regeneración con aire comprimido.
Regeneración por calefacción interna.
Regeneración con aire ambiente.
A continuación, se analizará este último, usando como modelo el secador de adsorción EVERDRY-FRA diseñado y fabricado por la empresa Beko Technologies.
Un secador de adsorción básicamente dispone de dos torres donde se encuentra el producto desecante, unidas por una serie de tuberías que incluyen varias válvulas de control y regulación.
En el siguiente P&ID se puede observar la distribución de un secador de adsorción en el que se distinguen sus partes diferenciadas:
-Para el secado del aire comprimido:
Dos recipientes que contienen el material desecante (Alúmina Activa o Tamiz Molecular). (B1 y B2)
Un conjunto de tuberías de interconexión.
Un conjunto de válvulas de control (K y V)
-Para el sistema de regeneración:
Una soplante (G1)
Resistencia de calefacción (W1)
-Cuadro de potencia y control.
-Chasis de soporte.
Los secadores de adsorción de trabajo continuo funcionan según el principio dinámico de la adsorción. Esto significa que el aire comprimido húmedo pasa por una capa de agente secante y durante el proceso se le extrae la humedad al aire comprimido.
Puesto que la capacidad de absorción del agente secante es limitada, antes de la saturación completa, tiene lugar un cambio del recorrido del flujo para regenerar el desecante saturado.
Gracias al funcionamiento alterno de los depósitos de adsorción, se asegura el suministro continuo de aire comprimido seco a los puntos que lo requieran. Este proceso consta de varias fases:
1. Fase de adsorción
El aire comprimido húmedo entra por la entrada del secador y fluye a través de la válvula K1 dentro del recipiente de adsorción. El distribuidor de flujo garantiza un reparto uniforme del aire comprimido húmedo. Mientras el aire comprimido húmedo pasa a través del recipiente, la humedad es adsorbida por el desecante.
El aire comprimido seco se suministra al punto de uso a través de la válvula R1 situada a la salida del secador. El proceso de adsorción es controlado por tiempo o punto de rocío (opcional).
La adsorción se lleva a cabo de abajo hacia arriba.
2. Fase de desorción
Mientras el aire comprimido se seca en el recipiente de adsorción B1, se regenera el recipiente de adsorción B2, que antes se había saturado de humedad.
Antes del comienzo de la regeneración, la presión en el recipiente de adsorción B2 se reduce suavemente hasta la presión atmosférica. En los sistemas de la serie FRA de Beko, la desorción se realiza por aire ambiente aspirado y calentado a la temperatura requerida. El aumento de temperatura debido al soplador de regeneración tiene un efecto positivo en el consumo de potencia del calentador.
A través de las válvulas K8 y K6, se suministra el aire procedente de la soplante al recipiente B2 para el proceso de desorción.
La humedad adsorbida por el desecante se vaporiza y se libera en la atmósfera, arrastrada por el flujo de aire de la soplante a través de las válvulas K4 y K9.
La desorción tiene lugar de una manera energéticamente optimizada utilizando un proceso de corriente inversa. De este modo, la humedad deja el recipiente de adsorción a lo largo de la ruta más corta posible para liberarse en la atmósfera.
Debido a la evaporación del agua, el aire calentado de la soplante se enfría cuando fluye a través del recipiente de adsorción B2. Por lo tanto, la temperatura de salida del aire de desorción no es mucho mayor que la temperatura de evaporación (aproximadamente 40ºC a 60ºC). Con este proceso se reduce el contenido de humedad en el lecho desecante. Con el contenido de humedad decreciente, la temperatura de salida del aire de desorción aumenta. La fase de desorción se termina cuando se alcanza la temperatura de proceso deseada.
La desorción se realiza en contra corriente al flujo de adsorción, de arriba abajo.
3. Fase de enfriamiento
Con el fin de evitar picos en la temperatura y el punto de rocío después del cambio de torre, el calor almacenado en el desecante después de la fase de desorción tiene que ser eliminado. Para ello, la soplante inyecta en la torre una corriente de aire frio que reducirá dicha temperatura. El enfriamiento tiene lugar de abajo hacia arriba en un flujo paralelo a la dirección de adsorción.
Este método de funcionamiento evita la precarga del desecante con humedad ambiente en la salida del recipiente de adsorción, lo que ejercería una influencia significativa sobre la calidad del secado.
Una vez finalizada la fase de enfriamiento, las válvulas de regeneración se cierran. El recipiente de adsorción B2 se presuriza lentamente y se mantiene en una fase de espera.
4. Fase de espera
El tiempo de duración de la fase de espera depende del método de rotación de las torres. Principalmente, se puede realizar de dos formas:
Control del punto de rocío. Este es un método opcional en la mayoría de los secadores. En este método, el control de la rotación depende del punto de rocío. La duración de la fase de espera depende de la condición de carga del recipiente de adsorción (B1). El proceso de conmutación sólo se iniciará cuando se alcance la máxima capacidad en el desecante, es decir, el punto de rocío de consigna comienza a deteriorarse.
Control por tiempo. Si la planta opera en el modo de conmutación dependiente del tiempo, el procedimiento de conmutación se iniciará cuando haya transcurrido el tiempo de ciclo preestablecido de forma independiente al nivel de saturación del desecante.
5. Fase paralela
Antes de realizarse la conmutación, ambos recipientes (B1 y B2) se mantienen trabajando en paralelo, unidos por la válvula de entrada (K2) y dejando que el aire comprimido fluya libremente a través de ambos recipientes de adsorción. Este proceso puede durar entre 5 y 15 minutos (ajustable individualmente).
6. Proceso de conmutación
Tras la finalización de la fase paralela, el cambio al recipiente de adsorción regenerado se realiza en las siguientes etapas:
Cierre de la válvula de entrada (K1) en el recipiente de adsorción cargado (B1).
Cierre de la válvula de presurización.
Apertura de la válvula de despresurización para el recipiente de adsorción a regenerar (B1).
Apertura de las válvulas de regeneración.
Encendido del ventilador y del calentador.
Ahora, el recipiente B1 saturado de humedad está en la fase de desorción, mientras que el recipiente de adsorción B2 asume el secado del aire comprimido.
El proceso explicado se repite continuamente para lograr mantener siempre una torre secando y la otra regenerando. Así, el punto de rocío requerido por el proceso se consigue mantener constante.
La forma en la que se desarrollan los cambios de torre permite a su vez un flujo continuo de aire comprimido, evitando cortes y caídas de presión.
Sábado, 21 de diciembre de 2024 
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