16. ¿Qué es el punto de rocío a presión?
Respuesta: al comprimirse el aire húmedo, la densidad del vapor de agua aumenta y la temperatura también sube. Cuando el aire comprimido se enfría, la humedad relativa aumenta. Si la temperatura sigue bajando hasta alcanzar el 100 % de humedad relativa, se forman gotas de agua en el aire comprimido; esa temperatura es el «punto de rocío a presión» del aire comprimido.
17. ¿Qué relación existe entre el punto de rocío a presión y el punto de rocío a presión atmosférica?
Respuesta: la correspondencia entre el punto de rocío a presión y el punto de rocío a presión atmosférica depende de la relación de compresión. Con el mismo punto de rocío a presión, cuanto mayor es la relación de compresión, menor es el punto de rocío atmosférico correspondiente. Por ejemplo: un aire comprimido a 0.7MPa con un punto de rocío a presión de 2 °C equivale a -23 °C a presión atmosférica. Si la presión sube a 1.0MPa y el punto de rocío a presión sigue siendo 2 °C, el punto de rocío atmosférico correspondiente baja a -28 °C.
18. ¿Qué instrumento se utiliza para medir el punto de rocío del aire comprimido?
Respuesta: aunque la unidad del punto de rocío a presión es el grado Celsius (°C), su significado real es el contenido de agua del aire comprimido. Por lo tanto, medir el punto de rocío equivale en la práctica a medir el contenido de humedad del aire. Existen muchos instrumentos para medir el punto de rocío del aire comprimido, como los «higrómetros de punto de rocío de espejo», que usan nitrógeno, éter y otros medios como fuente fría, o los «higrómetros electrolíticos», que emplean pentóxido de fósforo, cloruro de litio y otros electrolitos. Hoy en día el sector utiliza ampliamente higrómetros de punto de rocío específicos para gases, como el higrómetro de punto de rocío SHAW, que puede medir hasta -80 °C.
19. ¿Qué debe tenerse en cuenta al medir el punto de rocío del aire comprimido con un higrómetro?
Respuesta: al medir el punto de rocío del aire con un higrómetro, especialmente cuando el contenido de agua del aire analizado es muy bajo, la operación debe realizarse con sumo cuidado y paciencia. El equipo de toma de muestras y las conducciones de conexión deben estar secos (al menos más secos que el gas analizado), las conexiones deben ser totalmente estancas, el caudal de gas debe seleccionarse según el procedimiento y se necesita un tiempo de acondicionamiento suficientemente largo. El más mínimo descuido provoca errores considerables. La práctica demuestra que, al medir con un «analizador de humedad» de electrolito de pentóxido de fósforo el punto de rocío a presión de aire comprimido tratado con un secador frigorífico, el error es muy grande. Ello se debe a que el aire comprimido sufre una segunda electrólisis durante la medición, lo que hace que la lectura sea superior al valor real. Por lo tanto, no deben utilizarse este tipo de instrumentos para medir el punto de rocío de aire comprimido tratado con un secador frigorífico.
20. ¿En qué punto del secador debe medirse el punto de rocío a presión del aire comprimido?
Respuesta: al medir el punto de rocío a presión del aire comprimido con un higrómetro, el punto de toma de muestras debe situarse en el tubo de descarga del secador y la muestra de gas no debe contener gotas de agua líquida. Los puntos de rocío medidos en otros puntos presentan error.
21. ¿Puede sustituirse el punto de rocío a presión por la temperatura de evaporación?
Respuesta: en un secador frigorífico, la lectura de la temperatura de evaporación (presión de evaporación) no puede sustituir al punto de rocío a presión del aire comprimido. Ello se debe a que, en un evaporador con una superficie de intercambio limitada, durante el intercambio térmico existe una diferencia de temperatura nada despreciable entre el aire comprimido y la temperatura de evaporación del refrigerante (a veces de 4 a 6 °C); la temperatura a la que puede enfriarse el aire comprimido es siempre superior a la temperatura de evaporación del refrigerante. Además, la eficiencia de separación del «separador de aire y agua» situado entre el evaporador y el preenfriador no puede alcanzar el 100 %, por lo que siempre una parte de las gotas finas que no se consiguen eliminar pasa con el flujo de aire al preenfriador y allí se «revaporiza», volviendo a convertirse en vapor de agua, lo que aumenta el contenido de agua del aire comprimido y eleva el punto de rocío. Por ello, en estas condiciones la temperatura de evaporación del refrigerante medida es siempre inferior al punto de rocío a presión real del aire comprimido.
22. ¿En qué casos puede sustituirse el punto de rocío a presión por la medición de temperatura?
Respuesta: medir el punto de rocío a presión del aire en planta con un higrómetro SHAW y tomas de muestra intermitentes es un proceso bastante laborioso, y los resultados suelen verse afectados por condiciones de ensayo incompletas. Por ello, en aplicaciones poco exigentes se utiliza habitualmente un termómetro para estimar de forma aproximada el punto de rocío a presión del aire comprimido.
La base teórica para medir el punto de rocío a presión del aire comprimido con un termómetro es la siguiente: si el aire comprimido que, tras enfriarse forzosamente en el evaporador, atraviesa el separador de aire y agua y entra en el preenfriador ha dejado completamente separada en el separador el agua condensada que arrastra, la temperatura medida en ese momento es su punto de rocío a presión. Aunque en la práctica la eficiencia de separación del separador de aire y agua no puede alcanzar el 100 %, en condiciones de buen drenaje del agua condensada del preenfriador y del evaporador, el agua condensada que entra en el separador y que este debe eliminar representa solo una parte muy pequeña del total. Por ello, el error de este método de medición del punto de rocío a presión no es muy grande.
Al medir el punto de rocío a presión del aire comprimido con este método, el punto de medida de la temperatura debe elegirse a la salida del evaporador del secador frigorífico o en el interior del separador de aire y agua, ya que es donde la temperatura del aire comprimido es más baja.
23. ¿Qué métodos de secado del aire comprimido existen?
Respuesta: el vapor de agua del aire comprimido puede eliminarse mediante presurización, enfriamiento, adsorción y otros métodos, mientras que el agua líquida puede eliminarse por calentamiento, filtración, separación mecánica y otros procedimientos.
El secador frigorífico es el equipo que elimina el vapor de agua del aire comprimido mediante enfriamiento y obtiene aire comprimido relativamente seco. El posenfriador del compresor también utiliza el enfriamiento para eliminar el vapor de agua. El secador desecante, en cambio, elimina el vapor de agua del aire comprimido mediante el principio de adsorción.
24. ¿Qué es el aire comprimido? ¿Qué características tiene?
Respuesta: el aire es compresible. El aire cuyo volumen se reduce y cuya presión aumenta por el trabajo del compresor se denomina aire comprimido.
El aire comprimido es una fuente de energía importante. Frente a otras fuentes de energía, presenta las siguientes características destacadas: es transparente y limpio, fácil de transportar, no tiene propiedades peligrosas especiales, no contamina o contamina poco, tiene baja temperatura, no presenta riesgo de incendio, no teme la sobrecarga, puede trabajar en muy diversos entornos adversos y es fácil de obtener e inagotable.
25. ¿Qué impurezas contiene el aire comprimido?
Respuesta: el aire comprimido que descarga el compresor contiene muchas impurezas: ① agua, en forma de niebla, vapor y agua condensada; ② aceite, en forma de suciedad oleosa y vapor de aceite; ③ diversas sustancias sólidas, como lodos de óxido, polvo metálico, restos de caucho, partículas de alquitrán, material filtrante y restos de materiales de sellado, además de diversas sustancias químicas odoríferas nocivas.
26. ¿Qué es un sistema de suministro de aire? ¿De qué partes consta?
Respuesta: el sistema formado por los equipos que producen, tratan y almacenan el aire comprimido se denomina sistema de suministro de aire. Un sistema típico consta normalmente de: compresor, posenfriador, filtros (incluidos prefiltro, separador de aceite y agua, filtro de línea, filtro desaceitador, filtro de olores, filtro esterilizante, etc.), depósito de aire estabilizador, secador (frigorífico o desecante), purgadores automáticos de agua y residuos, tuberías de conducción, valvulería de línea, instrumentación, etc. Estos equipos se combinan según las distintas necesidades del proceso para formar un sistema de suministro de aire completo.
27. ¿Qué daños causan las impurezas del aire comprimido?
Respuesta: el aire comprimido que entrega el compresor contiene gran cantidad de impurezas nocivas, principalmente partículas sólidas, agua y aceite.
El lubricante vaporizado forma ácidos orgánicos que corroen los equipos, degradan el caucho, los plásticos y los materiales de sellado, obstruyen los orificios pequeños, provocan el fallo de las válvulas y contaminan los productos.
La humedad saturada del aire comprimido se condensa en determinadas condiciones y se acumula en algunas partes del sistema. Esta agua corroe los componentes y las tuberías, provoca el agarrotamiento o el desgaste de las piezas móviles y causa fallos y fugas en los componentes neumáticos; en regiones frías, la congelación del agua puede obstruir o incluso romper las tuberías.
Las impurezas como el polvo del aire comprimido desgastan las superficies de movimiento relativo del cilindro, el motor neumático y la válvula distribuidora neumática, y acortan la vida útil del sistema.
