Publicado por BEKO TECHNOLOGIES

Los procesos industriales son cada día más sofisticados e incluyen controles de calidad muy exigentes. La calidad del producto final es uno de sus objetivos. Uno de los contaminantes más habituales en todas las industrias es el aceite procedente de compresores lubricados, bien sean de pistón o de tornillo.

El cambio a compresores exentos de aceite no es siempre una solución sencilla de aplicar. En muchos casos, supone una inversión muy elevada y para determinados procesos químicos, farmacéuticos o alimentarios no es suficiente debido a la contaminación ambiental. El aire aspirado por los compresores está cargado de hidrocarburos, cuando el compresor lo comprime, concentra dichos hidrocarburos contaminando el circuito y eliminando la ventaja del uso de un compresor exento.

Muchas instalaciones disponen de filtros o torres de carbón activo. Esta solución es una forma parcial de solventar el problema, pues este tipo de tratamiento pierde eficiencia con el aumento de temperatura. Se debe considerar que el aire comprimido tiene una temperatura entre 10ºC y 15 ºC por encima del fluido refrigerante usado en el compresor. Esto quiere decir que, en la mayoría de los casos, el aire comprimido se usa con temperaturas superiores a los 30ºC, lo que reduce considerablemente la eficiencia de dichos filtros y por ese motivo el residual de aceite que dejan pasar puede ser muy elevado. Además, la concentración de humedad también afecta a la efectividad de adsorción del carbón activo, limitando su efectividad.

La solución a este problema es tratar el aire comprimido contaminado con hidrocarburos en un equipo que, mediante un proceso catalítico, elimine ese contaminante de la red de aire. Estos equipos se denominan convertidores catalíticos.

Su funcionamiento se basa en la oxidación de los hidrocarburos que acompañan a la corriente de aire comprimido en forma de vapor, transformándolos en otros elementos no contaminantes para el proceso como son el dióxido de carbono (CO₂) y el agua (H₂O), mediante un proceso catalítico.

El proceso catalítico es aquel donde se produce la reacción química en presencia de un catalizador para conseguir la aceleración de la misma y obtener los subproductos deseados. 

Los hidrocarburos son eliminados del aire comprimido mediante la combinación del material catalítico que incorpora el equipo y calor. El aire comprimido procedente del compresor se introduce directamente en el interior de un depósito, donde se encuentra el material catalítico que previamente se ha calentado a una temperatura de unos 150 grados.

En ese momento, las moléculas de hidrocarburos, compuestas de carbono e hidrógeno, se dividen formando nuevos componentes que en este caso son vapor de agua y dióxido de carbono, como se ha indicado anteriormente.

Habitualmente, los convertidores catalíticos son efectivos en cargas parciales de hasta un 20% del caudal total y logran una calidad de aire con un residual de aceite de hasta 0,001 mg/m3, mejorando las indicaciones de la norma ISO 8573-1clase 1.

Debido a que la reacción en el proceso catalítico es por oxidación, se produce lo que se conoce como una reacción química exotérmica. Como consecuencia, el depósito de material catalítico se calienta rápidamente durante el proceso y de esta manera, el mayor gasto energético solo se produce durante  el calentamiento inicial. Una vez en funcionamiento, un intercambiador térmico mantiene el nivel de consumo energético a un nivel muy bajo.

Los convertidores catalíticos son equipos diseñados para su funcionamiento en continuo y disponen de todo el equipamiento necesario para mantener el control y la seguridad del proceso.

Por ejemplo, el convertidor catalítico Bekokat de Beko Technologies dispone de un sistema de seguridad que utiliza dos válvulas solenoides para el cierre automático del aire comprimido. Estas válvulas se controlan mediante sensores que analizan la temperatura del lecho del catalizador. Si la temperatura excede el valor máximo o desciende por debajo del valor mínimo ajustado, las válvulas solenoides de la entrada y la salida se cerrarán automáticamente evitando el paso de aire contaminado.

Este sistema también se activa en el caso de que haya un escape de aceite del compresor, puesto que el aumento en la cantidad de aceite provocaría un aumento anormal en la temperatura del lecho del catalizador,  siendo detectada por los sensores de calor y provocando automáticamente el corte de la corriente de aire al sistema.

Por lo general, los materiales catalíticos son de alta durabilidad. En el caso del ejemplo no es necesario reemplazarlo hasta pasadas más de 20.000 horas. El sistema mantiene una alta fiabilidad sin importar el estado del aire que está tratando.

Los convertidores catalíticos se integran dentro de la instalación de aire comprimido como un equipo más. En concreto, se deben colocar a la salida de los compresores y antes de cualquier equipo de tratamiento adicional.

Una ubicación muy común es la indicada en el esquema superior, donde se puede observar un compresor conectado a su pulmón regulador. En este caso, el convertidor catalítico está instalado justo a la salida del depósito.

Suele ser necesario colocar filtros de línea y separadores ciclónicos a la salida de los compresores y antes del convertidor catalítico para evitar que lleguen al equipo el agua en su fase líquida y las partículas de polvo.

La instalación de un convertidor catalítico no evita la instalación de otro tipo de equipos para el tratamiento del aire comprimido, como pueden ser secadores frigoríficos o de adsorción para la eliminación del agua y la reducción del punto de rocío, filtros de polvo para la eliminación de partículas, etc.

También es posible instalar un Bekokat directamente justo antes del punto de aplicación, tras el tratamiento usual de la sala de compresores. Esto es habitual en aplicaciones específicas con requerimientos más elevados en aceite que el resto de la producción.

El tratamiento mediante convertidores catalíticos ha sido verificado por laboratorios independientes que han certificado su efectividad; por ello cada vez es más habitual su uso en las instalaciones de aire comprimido.

Un ejemplo práctico es el de una empresa de selección de almendras que tenía un problema en la máquina de selección de tamaño. Debido a que el aire comprimido era de baja calidad, al soplar sobre las almendras había riesgo de contaminación. Además, el sensor de selección de tamaño se enturbiaba cada cierto tiempo, provocando un mal funcionamiento de la máquina.

Instalando un Bekokat justo antes de la máquina de selección de tamaño, se evitó el riesgo de contaminación por aceite residual y la máquina funcionó sin interrupciones.

TÜV Nord ha realizado una verificación de la efectividad del convertidor catalítico. Tras las pruebas realizadas con un Bekokat han certificado que en condiciones de servicio normales, el aire tratado con este equipo supera las especificaciones de la clase 1 en aceite según la ISO 8573-1.

Asimismo, la Sociedad para la Higiene en la Producción y el Aseguramiento de la Esterilización (GfPS) confirmó que el aire comprimido contaminado con bacterias, tras ser tratado con el mismo equipo había quedado libre de gérmenes.

Otro ejemplo práctico es el realizado a un fabricante de bombillas led en Republica Checa. Esta empresa tenía la necesidad de resolver un problema en la calidad del aire comprimido debido a la frecuente aparición de aerosoles de aceite en la sección de pintura.

En una auditoría previa se pudo verificar que la calidad el aire comprimido daba como resultado una clase 1.4.3 según ISO 8573, es decir, presencia de aerosoles de aceite en el punto de medición. En base a estos resultados, se propuso una modificación de la instalación, según se puede ver en el esquema en color azul.

El resultado de una auditoria posterior proporcionó los mismos valores que en el caso anterior, es decir los correspondientes a residuales de aceite según la ISO 8573-1.

En este caso, además, se habían calculado previamente los gastos producidos por rechazos en la producción por defectos provocados por la presencia de hidrocarburos y se comparó con el coste de la instalación de la solución aportada con un resultado muy ventajoso, en relación a la mejora de la instalación.

El uso de convertidores catalíticos es por tanto un proceso seguro y verificado. Mediante catálisis se eliminan los contaminantes por hidrocarburos y, debido a que se calienta a 150 grados, elimina los microorganismos del aire comprimido.

Los convertidores catalíticos logran una ausencia de aceite en el aire comprimido y un aire estéril, por lo que están indicados especialmente para procesos sensibles a contaminantes, como son los de la industria de alimentación, farmacia, biotecnología, aplicaciones de pintura, corte láser o electrónica.

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