¿Qué es un equipo de fuente de aire? ¿Qué equipo hay?

¿Qué es un equipo de fuente de aire? ¿Qué equipo hay?

El equipo generador de aire comprimido es el compresor de aire. Existen muchos tipos de compresores de aire; los más comunes son los de pistón, centrífugos, de tornillo, de paletas deslizantes, de espiral, entre otros.
El aire comprimido que sale del compresor contiene una gran cantidad de contaminantes como humedad, aceite y polvo. Es necesario utilizar equipos de purificación para eliminar adecuadamente estos contaminantes y evitar que afecten el funcionamiento normal del sistema neumático.

El término «equipo de purificación de aire» engloba diversos equipos y dispositivos. En la industria, también se le suele denominar equipo de postprocesamiento, refiriéndose generalmente a tanques de almacenamiento de gas, secadores, filtros, etc.
● depósito de aire
La función del tanque de almacenamiento de gas es eliminar las pulsaciones de presión, aprovechar la expansión adiabática y el enfriamiento natural para reducir la temperatura, separar aún más la humedad y el aceite del aire comprimido y almacenar una cierta cantidad de gas. Por un lado, puede mitigar la contradicción de que el consumo de aire sea mayor que el volumen de aire de salida del compresor en un corto período de tiempo. Por otro lado, puede mantener un suministro de aire a corto plazo cuando el compresor falla o se corta la energía, garantizando así la seguridad de los equipos neumáticos.

●Secador de aire

El secador de aire comprimido, como su nombre indica, es un equipo para eliminar el agua del aire comprimido. Existen dos tipos comunes: liofilizadores y secadores de adsorción, así como secadores delicuescentes y secadores de membrana polimérica. El secador frigorífico es el equipo de deshidratación de aire comprimido más utilizado y se emplea habitualmente en aplicaciones con requisitos generales de calidad del aire. El secador frigorífico aprovecha la característica de que la presión parcial del vapor de agua en el aire comprimido está determinada por la temperatura de este para realizar el enfriamiento, la deshidratación y el secado. En la industria, los secadores frigoríficos de aire comprimido se conocen comúnmente como "secadores frigoríficos". Su función principal es reducir el contenido de agua en el aire comprimido, es decir, reducir la temperatura del punto de rocío. En los sistemas industriales de aire comprimido, es un equipo esencial para el secado y la purificación del aire comprimido (también conocido como postratamiento).

1 principio básico

El aire comprimido permite eliminar el vapor de agua mediante presurización, enfriamiento, adsorción y otros métodos. La liofilización es un método de enfriamiento. Sabemos que el aire comprimido contiene diversos gases y vapor de agua, por lo que se trata de aire húmedo. El contenido de humedad del aire húmedo es generalmente inversamente proporcional a la presión; es decir, a mayor presión, menor humedad. Al aumentar la presión del aire, el exceso de vapor de agua se condensa en agua (es decir, el volumen de aire comprimido disminuye y no puede contener el vapor de agua original).

Esto significa que, en relación con el aire que se inhaló originalmente, el contenido de humedad disminuye (aquí se refiere al retorno de esta parte del aire comprimido al estado sin comprimir).

Sin embargo, el aire de escape del compresor sigue siendo aire comprimido, y su contenido de vapor de agua se encuentra en su valor máximo posible; es decir, está en un estado crítico entre gas y líquido. En este punto, el aire comprimido se denomina estado saturado, por lo que, con solo una ligera presurización, el vapor de agua pasará inmediatamente del estado gaseoso al líquido, es decir, el agua se condensará.

Si consideramos el aire como una esponja húmeda que ha absorbido agua, su contenido de humedad es el agua absorbida. Si se exprime parte del agua de la esponja mediante presión, su contenido de humedad se reduce considerablemente. Al dejar que la esponja se recupere, estará naturalmente más seca que la original. Esto también permite eliminar el agua y secarla mediante presión.
Si al alcanzar cierta fuerza al exprimir la esponja no se aplica más presión, el agua dejará de salir, lo que indica que está saturada. Si se continúa aumentando la fuerza de presión, seguirá saliendo agua.

Por lo tanto, el cuerpo del compresor de aire tiene la función de eliminar el agua, y el método utilizado es presurizar, pero este no es el propósito del compresor de aire, sino una carga "desagradable".

¿Por qué no se utiliza la presurización para eliminar el agua del aire comprimido? Principalmente por razones económicas: aumentar la presión en 1 kg, consumiendo aproximadamente el 7 % del consumo energético, resulta poco rentable.

El proceso de deshidratación por enfriamiento es relativamente económico, y el secador frigorífico utiliza el mismo principio que la deshumidificación del aire acondicionado para lograr este objetivo. Dado que la densidad del vapor de agua saturado tiene un límite, en el rango de presión aerodinámica (2 MPa), se puede considerar que la densidad del vapor de agua en el aire saturado depende únicamente de la temperatura y no tiene relación con la presión atmosférica.

Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la densidad del vapor de agua en el aire saturado y, por lo tanto, mayor será la cantidad de agua presente. Por el contrario, cuanto menor sea la temperatura, menor será la cantidad de agua (esto se puede comprender por sentido común: el invierno es seco y frío, el verano es cálido y húmedo).

Enfriar el aire comprimido a la temperatura más baja posible para reducir la densidad del vapor de agua que contiene y formar condensación, recoger las pequeñas gotas de agua formadas por la condensación y descargarlas, con el fin de eliminar la humedad del aire comprimido.

Debido a que implica el proceso de condensación y condensación en agua, la temperatura no puede ser inferior al punto de congelación; de lo contrario, el fenómeno de congelación no permitirá un drenaje eficaz del agua. Generalmente, la temperatura nominal del punto de rocío a presión del liofilizador suele estar entre 2 y 10 °C.

Por ejemplo, el punto de rocío a presión de 0,7 MPa a 10 °C se convierte en un punto de rocío a presión atmosférica de -16 °C. Esto significa que, al utilizarse en un entorno con una temperatura no inferior a -16 °C, no se formará agua líquida al expulsar el aire comprimido a la atmósfera.

Todos los métodos de eliminación de agua del aire comprimido son solo relativamente secos, cumpliendo con un cierto grado de sequedad. Es imposible eliminar la humedad por completo, y resulta muy antieconómico buscar una sequedad superior a la necesaria para su uso.
2. Principio de funcionamiento

El secador frigorífico de aire comprimido enfría el aire comprimido para condensar el vapor de agua presente en él, transformándolo en gotas líquidas, con el fin de reducir el contenido de humedad del aire comprimido.
Las gotas condensadas se expulsan de la máquina mediante el sistema de drenaje automático. Siempre que la temperatura ambiente de la tubería de salida del secador no sea inferior a la temperatura del punto de rocío a la salida del evaporador, no se producirá condensación secundaria.

3 flujos de trabajo

Proceso de aire comprimido:
El aire comprimido entra en el intercambiador de calor de aire (precalentador) [1], que inicialmente reduce la temperatura del aire comprimido a alta temperatura, y luego entra en el intercambiador de calor de freón/aire (evaporador) [2], donde el aire comprimido se enfría extremadamente rápido, reduciendo considerablemente la temperatura hasta la temperatura del punto de rocío, y el agua líquida separada y el aire comprimido se separan en el separador de agua [3], y el agua separada se descarga fuera de la máquina mediante el dispositivo de drenaje automático.

El aire comprimido y el refrigerante a baja temperatura intercambian calor en el evaporador [2]. En este momento, la temperatura del aire comprimido es muy baja, aproximadamente igual a la temperatura del punto de rocío de 2 a 10 °C. Si no hay ningún requisito especial (es decir, no se requiere una temperatura baja para el aire comprimido), normalmente el aire comprimido regresa al intercambiador de calor de aire (precalentador) [1] para intercambiar calor con el aire comprimido a alta temperatura que acaba de entrar en el secador frío. El propósito de hacer esto es:

① Utilizar eficazmente el “enfriamiento residual” del aire comprimido seco para preenfriar el aire comprimido de alta temperatura que acaba de entrar en el secador frío, con el fin de reducir la carga de refrigeración del secador frío;

2. Evitar problemas secundarios como condensación, goteo y óxido en el exterior de la tubería trasera causados ​​por el aire comprimido seco a baja temperatura.

Proceso de refrigeración:

El refrigerante freón entra en el compresor [4] y, tras la compresión, la presión aumenta (y la temperatura también). Cuando la presión en el condensador es ligeramente superior a la del condensador, el vapor refrigerante a alta presión se descarga en este [6]. En el condensador, el vapor refrigerante, a mayor temperatura y presión, intercambia calor con el aire a menor temperatura (refrigeración por aire) o con el agua de refrigeración (refrigeración por agua), condensando así el refrigerante freón a estado líquido.

En este momento, el refrigerante líquido ingresa al intercambiador de calor Freón/aire (evaporador) [2] a través del tubo capilar/válvula de expansión [8] para despresurizarse (enfriarse) y absorber el calor del aire comprimido en el evaporador para vaporizarse. El objeto a enfriar (el aire comprimido) se enfría, y el compresor aspira el vapor de refrigerante para iniciar el siguiente ciclo.

El refrigerante completa un ciclo a través de cuatro procesos: compresión, condensación, expansión (estrangulamiento) y evaporación dentro del sistema. Mediante ciclos continuos de refrigeración, se logra congelar el aire comprimido.
4 funciones de cada componente
intercambiador de calor de aire
Para evitar la formación de condensación en la pared exterior del conducto externo, el aire liofilizado sale del evaporador e intercambia calor nuevamente con aire comprimido caliente, húmedo y a alta temperatura en el intercambiador de calor. Al mismo tiempo, la temperatura del aire que ingresa al evaporador se reduce considerablemente.

intercambio de calor
El refrigerante absorbe calor y se expande en el evaporador, pasando de estado líquido a estado gaseoso, y el aire comprimido se enfría mediante intercambio de calor, de modo que el vapor de agua en el aire comprimido pasa de estado gaseoso a estado líquido.

separador de agua
El agua líquida precipitada se separa del aire comprimido en el separador de agua. Cuanto mayor sea la eficiencia de separación del separador de agua, menor será la proporción de agua líquida que se vuelve a volatilizar en el aire comprimido y menor será el punto de rocío a presión del aire comprimido.

compresor
El refrigerante gaseoso entra en el compresor de refrigeración y se comprime hasta convertirse en un refrigerante gaseoso de alta temperatura y alta presión.

válvula de derivación
Si la temperatura del agua líquida precipitada desciende por debajo del punto de congelación, el hielo condensado provocará una obstrucción. La válvula de derivación permite controlar la temperatura de refrigeración y mantener el punto de rocío a una temperatura estable (entre 1 y 6 °C).

condensador

El condensador reduce la temperatura del refrigerante, y este pasa de un estado gaseoso de alta temperatura a un estado líquido de baja temperatura.

filtrar
El filtro elimina eficazmente las impurezas del refrigerante.

Válvula capilar/de expansión
Después de que el refrigerante pasa a través del tubo capilar/válvula de expansión, su volumen se expande, su temperatura disminuye y se convierte en un líquido a baja temperatura y baja presión.

Separador gas-líquido
Dado que la entrada de refrigerante líquido en el compresor puede provocar un choque térmico que dañe el compresor de refrigeración, el separador de gas y líquido refrigerante garantiza que solo el refrigerante gaseoso pueda entrar en el compresor de refrigeración.

drenaje automático
El sistema de drenaje automático evacua el agua líquida acumulada en el fondo del separador a intervalos regulares.

secadora

El secador frigorífico ofrece las ventajas de una estructura compacta, un uso y mantenimiento sencillos, y bajos costes de mantenimiento. Es adecuado para aplicaciones donde la temperatura del punto de rocío del aire comprimido no es demasiado baja (superior a 0 °C).
El secador de adsorción utiliza un desecante para deshumidificar y secar el aire comprimido que se hace circular a través de él. Los secadores de adsorción regenerativos se utilizan a menudo a diario.
● filtro
Los filtros se dividen en filtros de tubería principal, separadores de gas y agua, filtros desodorizantes de carbón activado, filtros de esterilización por vapor, etc., y sus funciones son eliminar el aceite, el polvo, la humedad y otras impurezas del aire para obtener aire comprimido limpio.