Todo lo que deberías saber acerca del tratamiento y la calidad del aire comprimido

Por Mark Brinsley | Ingeniero de ventas; Equipos de control de temperatura y fluidos en SMC UK

Aunque casi todas las fábricas cuentan con sistemas de tratamiento de aire comprimido para proteger sus equipos neumáticos, este punto sigue siendo poco conocido y esconde aspectos relevantes acerca de su optimización. Una de las preguntas clave es ¿cómo debe estar preparado mi aire comprimido?

No hay una respuesta sencilla a esta pregunta, ya que la calidad del aire comprimido depende de un sinfín de variables, como la calidad del aire que entra (desde el compresor), los requisitos de calidad del aire en las aplicaciones del final de línea, las exigencias del proceso o de la industria o incluso la posición de las unidades de filtración.

Por eso, es importante contar con proveedores fiables, expertos como SMC en el tratamiento de aire que comprenden este asunto complejo. Nuestra experiencia a tu disposición. De persona a persona.

¿Qué influye en la calidad del aire comprimido?

La calidad del aire comprimido es sólo una de las 3 cuestiones a tener en cuenta:

•    Polvo y otras partículas en el aire - El aire comprimido que sale de la sala de compresores, que ya ha pasado por un filtro, contiene todavía partículas. Si la calidad del aire es pobre, puede arruinar los mejores actuadores en solo unos meses, por no hablar de lo que podría hacer a otros equipos más sensibles como los sensores de caudal. Si no se trata adecuadamente, el aire comprimido, contendrá diversos niveles de partículas que afectarán, sin duda, a los procesos de producción: la consecuencia será la generación de depósitos de partículas que provocarán fricción mecánica como, por ejemplo, entre la pared del cilindro y la junta del pistón.

•    Gotas de agua, un gran potencial de condensación -  Esto termina generando corrosión en las piezas y partículas de óxido que pueden causar daños mecánicos o bloquear pequeñas secciones transversales de flujo. La humedad puede hacer que las juntas se hinchen, provocando una fricción añadida en los actuadores. Otros problemas que pueden ocurrir son:

o    adherencia y mala calidad del acabado por cambio de color en procesos de pintura en spray 
o    adherencia y mala calidad del acabado en las impresoras industriales de chorro de tinta 
o    viscosidad e inconsistencia del material de las botellas de plástico moldeadas por soplado
o    adherencia de las cajas de cartón en el encolado/grabado
o    mezcla e integridad de compuestos farmacéuticos
o    contaminación en el procesamiento de alimentos debido al crecimiento de microorganismos
o    purga de aire o aparición de gotas en refrigeración por aire donde la humedad puede causar problemas.

•    Arrastre de niebla de aceite u olores: las consecuencias son la aglomeración de partículas que provocan el bloqueo de las secciones transversales. Además, el aceite puede hacer que algunos elastómeros, como los de las juntas, se hinchen.

En resumen, una preparación inadecuada del aire provoca mayores costes de mantenimiento, fallos de funcionamiento, reduce la vida útil y genera mayores costes energéticos debido a las fugas. El tipo de problemas que todos queremos evitar.

¿Cómo medir la calidad del aire comprimido?

Dependiendo de las impurezas que se necesites eliminar, deberás instalar diferentes elementos. Cuando hablamos de calidad de aire, tendemos a pensar que solo se refiere a filtros, pero tener un sistema de filtración optimizado va más allá.

El tratamiento y la calidad del aire comprimido no se trata solo de filtros. Debe considerarse como un sistema completo:

1.    Los filtros para eliminar el polvo y las partículas se incluyen en la unidad de mantenimiento modular de aire compuesta por un filtro de aire, un separador de neblina, un separador de micro niebla y un filtro de eliminación de olores.

SMC ofrece una gama completa con un diseño uniforme: equipos de preparación de aire para cumplir con los más altos niveles de calidad del aire mediante filtración multietapa desde la eliminación básica de partículas (serie AF), separadores de neblina (AFM / AFD), filtros de carbón activado (AMK) hasta eliminación de bacterias (SFDA).

La regulación de la presión de suministro se realiza mediante reguladores o filtros / reguladores. Proporcionan una presión de ajuste controlada con reguladores de precisión que pueden mantener una presión de ajuste con un impacto reducido de los caudales y la influencia de la presión de suministro. Sin una regulación local, la presión de aire de suministro del compresor podría considerarse un desperdicio en términos de eficiencia energética, así como potencialmente peligrosa al permitir fuerzas más altas de los actuadores.

También puede haber muchas situaciones en las que la presión más alta sea demasiado para el equipo neumático local. Para mejorar la eliminación de la humedad, se puede agregar un filtro de membrana a la unidad FRL. Se podría considerar en situaciones en las que las tuberías de la fábrica están expuestas a temperaturas ambientales inferiores al punto de rocío que se puede lograr mediante el secado por refrigeración de un equipo estándar.

Una vez que su suministro de aire comprimido esté adecuadamente acondicionado, y debe ser monitoreado, su equipo estará protegido. El monitoreo de condición también puede facilitar la planificación del mantenimiento de rutina para garantizar un funcionamiento eficiente. El interruptor de presión y los sensores de flujo ayudarán a identificar cuándo se debe realizar el mantenimiento de un filtro, como vaciar los colectores de polvo.

2.    Además, otros componentes que ayudan a controlar la operación:
    Reguladores proporcionales electrónicos (que permiten ajustar las presiones controladas por señales, útiles para la reducción de la presión en stand by)
    Sensores de caudal con detección de temperatura integrada (para establecer índices de consumo "normales" y activar el sensor si esas condiciones cambian, por ejemplo, en caso de que se produzca una fuga.
    Válvulas de descarga de aire (para circuitos de seguridad)
    Sensores de presión integrados (para comprobar si las presiones son demasiado altas o bajas) o control de acumulación de presión lenta (para evitar problemas de puesta en marcha repentina del actuador)
Una vez que el suministro de aire comprimido está adecuadamente acondicionado, -debería ser también monitoreado- el equipo estará protegido. La monitorización del estado facilita la planificación del mantenimiento rutinario para garantizar un funcionamiento eficiente. Los sensores de presión y los sensores de caudal ayudarán a identificar cuándo se debe realizar el mantenimiento de un filtro.

3.    Secadores de aire para eliminar la humedad. Deben estar protegidos por un filtro de línea principal. Un secador de aire por refrigeración enfriará aún más el aire comprimido, eliminando el calor en su entrada y bajando su punto de rocío a 3ºC, expulsando luego la condensación a través de un drenaje automático de condensación. A continuación, el secador recalentará el aire comprimido seco hasta la temperatura ambiente, reciclando el calor previamente eliminado mediante un proceso de intercambio de calor. Este recalentamiento del aire comprimido, a temperatura ambiente, evitará la condensación en las tuberías cuando se trabaja en condiciones de humedad en la fábrica.

Además, los separadores de agua son una opción importante. Utilizan técnicas de separación mecánica para eliminar la mayor parte del agua condensada del aire comprimido de la fábrica, ya sea dirigiendo el aire de entrada a una espiral y utilizando la fuerza centrífuga para separar el agua del aire comprimido, o haciendo pasar el aire de entrada a través de un filtro de resina especial con grandes mallas para atrapar las partículas de agua que luego caerán a un colector, permitiendo el paso del aire comprimido.

La nueva serie AFF de separadores de agua de SMC, que combina la eliminación de agua y la filtración de partículas EN UN SOLO FILTRO, es capaz de eliminar las gotas de agua hasta una tasa de eliminación del 99%, utilizando un filtro de resina especial para atrapar las gotas. Así, un separador de agua está diseñado para eliminar el agua, pero no tiene la capacidad de reducir el punto de rocío, algo que sí realiza un secador frigorífico de aire. Si no es suficiente, se puede utilizar un filtro de membrana para reducir el punto de rocío en el punto de uso.

¿Qué parámetros definen la calidad del aire comprimido?

La evaluación del nivel aceptable de polvo, humedad y otros posibles contaminantes se definirá en función de la aplicación y de los numerosos problemas que puedan surgir. Para los equipos sensibles, la norma ISO 8375-1 ayudará a definir la clasificación numérica adecuada para las partículas y el contenido de aceite. En términos sencillos, cuanto más bajo sea el número de cada categoría, más limpio será el aire comprimido.

Los equipos de tratamiento de aire comprimido han mejorado en las últimas décadas, minimizando la pérdida de caudal en el circuito gracias a la optimización de la construcción de las geometrías internas. Sin embargo, se ha de tener en cuenta la cantidad de aire comprimido (caudal) para asegurarse de que cumple los requisitos de caudal de tu equipo. Esto significa que los componentes del circuito de aire comprimido deben tener el tamaño adecuado a las necesidades de caudal. Si son demasiado pequeños, serán ineficaces y se producirá una mayor caída de presión, y si son demasiado grandes, supondrán un derroche de dinero.

Evidentemente, la presión del aire comprimido debe tenerse en cuenta a la hora de seleccionar el modelo, para asegurar que todos los componentes funcionen a la presión requerida en el sistema. La optimización de la presión de funcionamiento aumenta la eficiencia; la eficiencia aumenta al hacer funcionar el equipo a presiones más bajas, reduciendo así la cantidad de aire comprimido que se pierde en las fugas. Si reduce la presión de funcionamiento de su equipo, también podrá reducir la demanda del compresor y ahorrar en el consumo de energía de este.

Es fundamental tener en cuenta la presión y el caudal a la hora de dimensionar adecuadamente los componentes de filtración en la búsqueda de una solución eficiente para la calidad del aire. Es muy importante no sobredimensionar la limpieza del aire comprimido. Un exceso de filtrado innecesario puede aumentar las posibles caídas de presión, puede hacer que un sistema de aire comprimido sea menos eficiente y puede dar lugar a facturas de energía desmedidas.
 

Un paso final fundamental: la limpieza del cartucho

¿Por qué vaciamos los filtros de nuestras aspiradoras regularmente? Porque si no lo hacemos pierden potencia. Lo mismo ocurre con las unidades de filtración. Cuando el cartucho está saturado, se reduce el rendimiento generando altas caídas de presión; una caída de presión significativa da como resultado un funcionamiento deficiente de la máquina que en muchos casos conduce al aumento de la presión del regulador. Por tanto, limpiar el cartucho regularmente, al igual que hacemos con nuestra aspiradora, es una solución más simple que subir la presión, que sería una solución más costosa e ineficiente.

Para concluir, es un hecho que el aire que sale del compresor contiene impurezas. Si no se trata de acuerdo a las necesidades que requiere cada proceso, esas impurezas terminarán contaminando la red de aire y el resto de equipos. Diferentes aplicaciones requieren diferentes niveles de filtración y tratamiento del aire. Conecta con nuestros especialistas para encontrar el mejor tratamiento de aire para tu sistema de aire comprimido.