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Secadores en Detalle

La humedad es el enemigo de los sistemas neumáticos. Un secado adecuado previene la corrosión, la contaminación y las fallas de los equipos.

¿Por Qué Secar el Aire Comprimido?​

El Problema de la Humedad​

La humedad causa corrosión La humedad elimina la lubricación y causa oxidación, aumentando la fricción y el desgaste.

  • El aire ambiente al 70% de humedad se vuelve 100% saturado cuando se comprime
  • A medida que se enfría en las tuberías y los equipos, el agua se condensa
  • El agua causa:
    • Corrosión de tuberías y equipos
    • Lavado de lubricantes
    • Aumento de la fricción y el desgaste
    • Contaminación del producto
    • Congelación en ambientes fríos

Medición de la Humedad​

MedidaDescripción
Humedad Relativa (%)Porcentaje de la humedad máxima que el aire puede contener
Punto de Rocío (°F/°C)Temperatura a la que comienza la condensación

Comparación del Contenido de Humedad​

CondiciónContenido de Agua
Aire @ punto de rocío de 50°F11.5 g/m³
Aire @ punto de rocío de -40°F0.0117 g/m³

¡El aire secado a un punto de rocío de -40°F contiene 1000 veces menos humedad!

Tipos de Secadores​

1. Secadores Refrigerados​

Diagrama de secador refrigerado Componentes del secador refrigerado: intercambiadores de calor, compresor de refrigerante, separador y drenajes automáticos.

Cómo Funcionan:

  1. Entra aire comprimido caliente y húmedo
  2. El intercambiador aire-aire pre-enfría el aire entrante
  3. El intercambiador aire-refrigerante enfría el aire a ~38-50°F
  4. La humedad se condensa y se separa
  5. El aire frío y seco recalienta el aire saliente (recuperando energía)

Especificaciones:

ParámetroValor
Punto de Rocío35-50°F (2-10°C)
Caída de presión típica3-5 PSI
Consumo de energíaBajo-moderado

Tipos Refrigerados:

  • No cíclicos: El refrigerante funciona continuamente - punto de rocío constante
  • Cíclicos: El refrigerante se cicla según la carga - ahorro de energía a cargas parciales

2. Secadores Desecantes (Adsorción)​

Utilizan material desecante para adsorber la humedad del aire.

Cómo Funciona la Adsorción:

Las moléculas de humedad son atraídas a la superficie del desecante debido a la diferencia de presión de vapor entre el aire húmedo (alta presión de vapor) y el desecante seco (baja presión de vapor).

Regeneración: El desecante debe regenerarse periódicamente expulsando la humedad recolectada.

Tipos de Desecantes:

  • Alúmina Activada (más común)
  • Gel de Sílice
  • Tamices Moleculares

Regeneración Sin Calor (Oscilación de Presión)​

ParámetroValor
Punto de Rocío-40°F a -100°F
Aire de purga~15% del flujo nominal
Tiempo de ciclo5-10 minutos
No requiere calor externo

Utiliza una porción de aire comprimido seco para regenerar la torre fuera de línea.

Regeneración Calentada​

ParámetroValor
Punto de Rocío-40°F a -100°F
Aire de purga~7% del flujo nominal
Calentadores externosSí
Más eficiente en tamaños más grandes

Purga con Soplador​

ParámetroValor
Punto de Rocío-10°F a -40°F
Aire de purga0% (utiliza aire ambiente)
Soplador + calentador externoSí
Más eficiente energéticamente para uso continuo

Guía de Selección del Punto de Rocío​

AplicaciónPunto de Rocío Requerido
Aire general de planta35-50°F
Tuberías exteriores (sin congelación)35°F
Tuberías exteriores (climas fríos)-40°F
Pintura con spray35-50°F
Procesamiento de alimentos-40°F
Farmacéutica-40°F a -100°F
Fabricación de electrónica-40°F
Aire de instrumentación-40°F

Errores Comunes​

"Simplemente Drenaré Más a Menudo"​

Myth

El drenaje elimina el agua a granel, pero NO reduce la humedad. El aire permanece saturado y continuará condensándose aguas abajo.

Solución: Equipo de secado adecuado, no solo drenaje.

Ignorando el Punto de Rocío a Presión vs Atmosférico​

Un secador con un punto de rocío a presión de -40°F @ 100 PSIG tendrá un punto de rocío atmosférico mucho más bajo cuando se expanda. Siempre especifique el punto de rocío a presión para los sistemas de aire comprimido.

Consumo de Energía por Tipo​

Tipo de SecadorUso de Energía Relativo
Refrigerado (no cíclico)Bajo
Refrigerado (cíclico)Muy Bajo
Desecante sin calorModerado (pérdida de purga)
Desecante calentadoModerado-Alto
Purga con sopladorBajo (para tipo desecante)
Tip

Haga coincidir el tipo de secador con los requisitos reales del punto de rocío. No seque en exceso: un punto de rocío de -40°F cuesta significativamente más que 35°F si no lo necesita.

Cálculos de Dimensionamiento del Secador​

Parámetros Básicos de Dimensionamiento​

ParámetroSímboloUnidades
CaudalQCFM o m³/min
Presión de entradaP₁PSIG o bar
Temperatura de entradaT₁°F o °C
Punto de rocío requeridoPDP°F o °C
Temperatura ambienteTₐ°F o °C

Factores de Corrección​

Las clasificaciones de los secadores son típicamente en condiciones estándar:

  • 100 PSIG (7 bar)
  • Temperatura de entrada de 100°F (38°C)
  • Temperatura ambiente de 100°F (38°C)

La capacidad real debe ser corregida:

Qactual=Qrated×CP×CT×CAQ_{actual} = Q_{rated} \times C_P \times C_T \times C_A

Donde:

  • C_P = Factor de corrección de presión
  • C_T = Corrección de temperatura de entrada
  • C_A = Corrección de temperatura ambiente

Corrección de Presión (Secadores Refrigerados)​

Presión (PSIG)Factor C_P
500.75
750.88
1001.00
1251.10
1501.18
1751.25

Corrección de Temperatura (Secadores Refrigerados)​

Temperatura de Entrada (°F)Factor C_T
801.28
901.13
1001.00
1100.88
1200.77

Ejemplo de Dimensionamiento​

Aplicación:

  • Flujo requerido: 500 CFM
  • Presión de operación: 125 PSIG
  • Temperatura de entrada: 110°F
  • Temperatura ambiente: 95°F

Factores de corrección:

  • C_P @ 125 PSIG = 1.10
  • C_T @ 110°F = 0.88
  • C_A @ 95°F = 1.04

Capacidad nominal requerida:

Qrated=5001.10×0.88×1.04=5001.01=496 CFMQ_{rated} = \frac{500}{1.10 \times 0.88 \times 1.04} = \frac{500}{1.01} = 496 \text{ CFM}

Seleccione un secador clasificado para ≥500 CFM en condiciones estándar.

Safety Factor

Agregue un factor de seguridad del 10-25% para las variaciones de flujo y la expansión futura.

Pérdidas de Aire de Purga (Secadores Desecantes)​

Entendiendo la Pérdida de Purga​

Los secadores desecantes requieren aire de purga para regenerar la torre saturada. Este aire se pierde a la atmósfera.

Operación de doble torre:

    Torre A (Secado)              Torre B (Regeneración)
    ┌─────────────┐               ┌─────────────┐
    │ ░░░░░░░░░░░ │               │ ░░░░░░░░░░░ │
    │ ░ Seco ░░░░░ │               │ ░ Húmedo ░░░░░ │
    │ ░ Desecante │               │ ░ Desecante │
    │ ░░░░░░░░░░░ │               │ ░░░░░░░░░░░ │
    └──────┬──────┘               └──────┬──────┘
           │                             │
    Húmedo ───┴──→ Seco              Purga ──┴──→ Atmósfera
    aire entra     aire sale           aire entra      (PERDIDO)

Tasas de Purga por Tipo de Secador​

Tipo de SecadorTasa de PurgaComentarios
Sin calor15-18%Al flujo nominal, mayor a carga parcial
Calentado (interno)7-10%Más energía del calentador
Calentado (externo)2-5%Soplador + calentador
Purga con soplador0%Utiliza aire ambiente
HOC (calor de compresión)0%Utiliza el calor del compresor

Calculando el Costo de la Purga​

Ejemplo: Secador desecante sin calor de 500 CFM

Pérdida de purga = 15% de la capacidad nominal

Flujo de purga=500×0.15=75 CFM\text{Flujo de purga} = 500 \times 0.15 = 75 \text{ CFM}

Costo anual de purga:

Costo=Purga CFM×kW por CFM×Horas×$/kWh1\text{Costo} = \text{Purga CFM} \times \frac{\text{kW por CFM} \times \text{Horas} \times \text{\$/kWh}}{1}

Asumiendo:

  • 0.25 kW por CFM (eficiencia típica del compresor)
  • 8,760 horas/año
  • $0.10/kWh
Costo anual de purga=75×0.25×8760×0.10=$16,425\text{Costo anual de purga} = 75 \times 0.25 \times 8760 \times 0.10 = \$16,425
Part-Load Purge Loss

Los secadores sin calor purgan a una tasa fija independientemente del flujo real. ¡Con una carga del 50%, la pérdida de purga efectiva se duplica al 30% del flujo real!

Estrategias de Reducción de Purga​

EstrategiaAhorrosNotas
Control de demanda del punto de rocío30-50%Ajusta el ciclo según la carga real
Regeneración calentada50%Intercambia electricidad por aire
Purga con soplador100%No se utiliza aire comprimido
Calor de compresión (HOC)100%Utiliza calor residual

Control de Demanda del Punto de Rocío​

Sin control de demanda:     Con control de demanda:
(Tiempo de ciclo fijo)        (Tiempo de ciclo variable)

Punto de Rocío                   Punto de Rocío
    │    ╱╲   ╱╲   ╱╲          │    ╱╲        ╱╲
-40°├───╱──╲─╱──╲─╱──╲───      ├───╱──╲──────╱──╲──
    │  ╱    ╲    ╲    ╲        │  ╱    ╲    ╱    ╲
    │ ╱      ╲    ╲    ╲       │ ╱      ╲──╱      ╲
    └────────────────────      └────────────────────
       Tiempo                       Tiempo

Ciclos cuando no es necesario      Ciclos solo cuando es necesario

Costo Total de Propiedad​

Comparando Tipos de Secadores (ejemplo de 500 CFM)​

FactorRefrigeradoDesecante sin calorDesecante calentado
Costo de capital$8,000$12,000$18,000
Punto de rocío alcanzado38°F-40°F-40°F
Energía anual (kWh)8,760015,000
Pérdida anual de purga0$16,425$8,212
Costo anual de energía$876$0$1,500
Mantenimiento anual$500$1,500$2,000
Costo anual total$1,376$17,925$11,712

Total a 10 años:

Refrigerado:$8,000+($1,376×10)=$21,760Sin calor:$12,000+($17,925×10)=$191,250Calentado:$18,000+($11,712×10)=$135,120\begin{aligned} \text{Refrigerado:} &\quad \$8{,}000 + (\$1{,}376 \times 10) = \$21{,}760 \\ \text{Sin calor:} &\quad \$12{,}000 + (\$17{,}925 \times 10) = \$191{,}250 \\ \text{Calentado:} &\quad \$18{,}000 + (\$11{,}712 \times 10) = \$135{,}120 \end{aligned}
Selection Guide
  • Necesita PDP de 35-50°F → Refrigerado (costo más bajo)
  • Necesita -40°F, uso intermitente → Desecante calentado
  • Necesita -40°F, continuo 24/7 → Purga con soplador o HOC

Mejores Prácticas de Instalación del Secador​

Requisitos de Ubicación​

Diseño de instalación adecuado:

                          ┌──────────────┐
    Postenfriador          │              │    Aire seco
    ────────────→ Filtro → │    SECADOR    │ ──────────→
                   Pre    │              │    sale
                          └──────────────┘
                                 │
                            Condensado
                             drenaje
                                 │
                                 ▼
                          Gestión de
                          condensado
RequisitoRazón
Instalación niveladaDrenaje adecuado del condensado
Ventilación adecuadaDisipación de calor (refrigerado)
Filtros accesiblesAcceso para mantenimiento
Tuberías de derivaciónPara mantenimiento sin apagar
Gestión de condensadoCumplimiento ambiental

Errores Comunes de Instalación​

  1. Sin prefiltro - Contamina los internos del secador
  2. Demasiado cerca de la pared - Bloquea el flujo de aire (refrigerado)
  3. Aire de entrada caliente - Reduce la capacidad
  4. Sin derivación - Fuerza el apagado para el mantenimiento
  5. Sobredimensionamiento - Ciclos cortos en secadores refrigerados