1. “SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSION MATURIN
ESCUELA DE INGENIERIA DE
MANTENIMIENTO MECANICO
SECADOR FRIGORIFICO
AUTOR:
EMIL ROMERO ROJAS
CI: 11.776.483
ASESOR:
LUIS CASTILLO
Maturín, 30 de Mayo del 2015
2. INTRODUCCION
El aire comprimido es una fuente de energía indispensable para el adecuado
funcionamiento de procesos en todas las áreas de producción industrial y técnica.
Para disminuir los costes de producción el aire comprimido debe ser limpio, seco y
exento de aceite. El aire comprimido es generado aumentando la presión y
temperatura de volúmenes de aire ambiente aspirador por el compresor.
Normalmente este aire contiene cantidades de sustancias perjudiciales como
partículas y humedad en forma de vapor. La condensación del vapor de agua
provocará averías considerables, con paros e incrementos de costes en los
diferentes sistemas de producción.
Funcionamiento.
El aire comprimido a la entrada del secador es preenfriado en el intercambiador de
calor aire-aire. En esta primera fase de enfriamiento se aprovecha el caudal de
aire comprimido que sale del secador ya frío, consiguiendo un importante ahorro
energético. El aire pre-enfriado pasa a través del intercambiador de calor gas
refrigerante-aire, donde es enfriado hasta la temperatura de punto de rocío a
presión requerido. La humedad del aire comprimido se condensa, siendo recogida
en un eficaz separador y evacuada al exterior automáticamente. Finalmente, el
aire frío es recalentado por el aire comprimido de entrada. Con ello se ahorra
energía y se evita condensaciones en las líneas de aire comprimido.
3. Secador Frigorífico
El secador frigorífico es un equipo que se instala aguas abajo del compresor, con
la misión de secar el aire comprimido para reducir su contenido en vapor de agua,
evitando las condensaciones en los puntos de trabajo. El punto de rocío máximo
de un secador frigorífico tradicional es de + 3ºC. Esto es debido a que su principio
de funcionamiento se basa en bajar la temperatura del aire comprimido a un valor
igual o cercano al punto de rocío indicado. Si se bajara la temperatura a valores
inferiores, los condensados producidos se congelarían provocando un tapón de
hielo en la salida de aire del secador.
La temperatura en el aire comprimido se reduce mediante un circuito frigorífico
que trabaja sobre un intercambiador aire / gas.
El secador frigorífico es el equipo de secado más habitual en la mayoría de las
instalaciones de aire comprimido.
Principio de Funcionamiento.
El aire comprimido que entra al secador se preenfría en el intercambiador aire/aire
y seguidamente se introduce en el evaporador donde se enfría hasta alcanzar la
temperatura del punto de rocío deseado. A continuación penetra en el evaporador
donde el agua condensada es separada y evacuada por la purga automática.
Antes de salir del secador el aire comprimido vuelve a entrar al intercambiador
aire/aire donde es recalentado por el aire comprimido caliente de entrada.
El funcionamiento del circuito frigorífico es similar al de un frigorífico doméstico. El
compresor frigorífico aspira vapor de gas refrigerante a baja presión procedente
del evaporador situado en el acumulador de energía; seguidamente el gas es
bombeado por el compresor hacia el condensador donde se enfría mediante el
aire ambiente impulsado por el moto ventilador. El paso a través del filtro y del
capilar, provoca la expansión del refrigerante con el consiguiente enfriamiento del
mismo.
Este cede sus frigorías en el evaporador al aire comprimido y a la masa térmica,
volviendo así a su estado gaseoso para iniciar de nuevo el ciclo. Cuando el frío
producido es superior al calor a evacuar, éste es acumulado en la masa térmica.
La temperatura de la masa térmica es controlada por un termostato que detiene el
compresor cuando alcanza la temperatura prefijada. Este es el único sistema
donde todo el frío producido es utilizado por el aire comprimido. El resultado es un
ahorro de energía y de horas de trabajo del compresor frigorífico variable entre un
30 y un 80%.
4. Inconveniencia del agua en una instalación
Los efectos nocivos del condensado en una instalación neumática pueden
resumirse en:
- Corrosión en tuberías metálicas
- Obstrucción de boquillas de arenado
- Proyección de gotas en instalaciones de pintura
- Oxidación de internos en componentes y herramientas
- Degradación de los lubricantes
- Desgaste prematuro de componentes y herramientas
- Atasque de los accionamientos neumáticos
- Formación de hielo en los escapes
- Bajo rendimiento de la instalación en general
En términos económicos lo anterior equivale a:
- Mermas de producción en calidad y cantidad
- Elevados gastos en repuestos y reposición de componentes
- Altas cargas de mantenimiento
Punto de rocío
Se denomina Punto de Rocío a la temperatura a la que comienza a condensarse
el agua.
En una instalación de aire comprimido, este valor nos indica 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.
5. 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.
Secador de Adsorción
El secador de adsorción se instala aguas abajo del compresor, con la misión de
secar el aire comprimido para reducir su contenido en vapor de agua, evitando las
condensaciones en los puntos de trabajo.
El secador de adsorción es un equipo un poco especial y se usa principalmente en
las aplicaciones industriales donde el grado de sequedad del aire debe ser muy
elevado.
Los puntos de rocío que permite un secador de este tipo oscilan entre los -20ºC y -
70ºC. Es evidente que con unos valores tan bajos, la tecnología de equipos
frigoríficos no es válida para estas aplicaciones.
El principio de funcionamiento se basa en el uso de dos torres donde se incorpora
un lecho de un material adsorbente, que suele ser alúmina activa o tamiz
molecular. A su paso por estas torres, el aire se desprende de la humedad que se
queda atrapada en el desecante, saliendo con el grado correspondiente al punto
de rocío calculado para cada aplicación.
Las torres se pueden regenerar mediante calor o por aire seco, dejando el
adsorbente en condiciones de ser utilizado nuevamente. Por esa razón, los
secadores de adsorción están formados por dos torres, para que una de ellas esté
en proceso de secado y la otra en regeneración. Pasado un tiempo, calculado o
graduado por un sistema de control por punto de rocío, las torres rotan para
cambiar su trabajo.
Ejemplo de equipo
Modelo DE-104 al DE- 115
6. 1. Carrocería
Construida con paneles de acero al carbono sometidos a un tratamiento de
desengrasado y protegidos con pintura epoxi en polvo. La carrocería no es de tipo
autoportante, por lo que se desmonta con gran facilidad, quedando el interior del
secador perfectarnente accesible.
2. Compresor frigorífico
De tipo hermético, refrigerado por el fluido frigorífico aspirado y protegido por un
relé térmico y amperimétrico. El compresor está montado sobre soportes
antivibratorios de caucho y su nivel sonoro es muy bajo.
El gas refrigerante empleado es el R-22 del modelo DE-104 al DE- 115. Existe la
alternativa del R134a para todos los modelos, anticipándose así a las restricciones
que serán adoptadas internacionalmente sobre el uso de gases refrigerantes.
3. Condensador
De tipo refrigerado por aire, está formado por una batería de tubos de cobre con
aletas de aluminio y provisto de motoventilador. Tanto el condensador como el
motoventilador han sido diseñados generosamente para poder funcionar con
temperaturas ambiente elevadas y además garantizar al mismo tiempo una buena
refrigeración de los componentes electrónicos internos.
4. Intercambiadores de calor
El evaporador y el intercambiador aire/aire (este último a partir del modelo DE-103
incluído), se construyen con una única batería de tubos de cobre con aletas de
aluminio. El aire comprimido y el refrigerante circulan por el interior de los tubos y
el intercambio térmico se realiza a través de las aletas de aluminio. El resultado es
una construcción extremadamente compacta y robusta. El conjunto se aisla
convenientemente a base de poliestireno ignífugo de gran densidad.
5. Circuito frigorífico
Desde el punto de vista del principio de funcionamiento y la fiabilidad, es
comparable al de un frigorífico doméstico. En efecto, la regulación se realiza
mediante un termostato que detiene el compresor cuando la masa térmica alcanza
la temperatura deseada. Gracias al esmerado y profundo estudio de los
componentes del circuito, no son necesarios otros elementos de regulación.
7. 6. Sistemas de purgas de condensados
La separación de los condensados se realiza mediante un separador de alta
eficacia con filtro tipo ”demister” de malla de acero inoxidable. La purga de los
condensados se efectúa mediante una electroválvula comandada por un
temporizador con posibilidad de regulación del tiempo de abertura y el de cierre
(éste último solamente en los modelos con microprocesador).
Tratamiento del aire con secador colocado después del depósito
Se recomienda esta instalación cuando los compresores trabajan casi
constantemente y el consumo total, en su punto más alto, es equivalente al caudal
del compresor.
1. Compresor de aire
2. Refrigerador posterior (*)
3. Separador de condensados (*)
4. Depósito
5. Derivación (bypass)
6. Secador frigorífico
Tratamiento del aire con secador colocado antes del depósito
Este montaje se aconseja cuando la utilización es muy variable y los consumos de
aire en un momento dado, son mayores o menores que el caudal del compresor.
El depósito debe ser lo suficientemente grande para hacer frente a la demanda
requerida de aire, que es de corta duración y alto valor (fluido impulsado).
1. Compresor de aire
2. Refrigerador posterior (*)
3. Separador de condensados (*)
4. Depósito
5. Derivación (bypass)
6. Secador frigorífico
8. Determinación rápida del modelo necesario
En la práctica, y en condiciones normales de instalación, se puede hacer una
selección rápida del equipo necesario. En principio es necesario determinar el
caudal de aire a enfriar. Si no se tienen los datos precisos, es posible hacer una
estimación en función de la potencia del motor del compresor. Debe considerarse
que aproximadamente:
10 HP equivalen a 1 Nm3/min = (1000 Nl/min ó 60 Nm3/ hora) de aire aspirado.
El segundo punto a observar es la presión de la red de aire comprimido. Si la
misma tiene 6 ó 7 bar no es necesario utilizar el diskette. Por debajo de 4 bar es
imprescindible hacer el cálculo con el diskette, ya que la humedad contenida es
mucho mayor Con esta situación puede considerarse una temperatura de
aspiración de 35 °C y buscar en el catálogo la máquina que tenga el caudal
deseado a esa temperatura.
