El suministro de aire es decisivo para ganar en eficiencia
La producción industrial de alimentos difícilmente sería posible sin el uso de aire de proceso para la manipulación o transformación de materias primas, productos preliminares y productos finales. Además, el aire comprimido desempeña un papel importante en muchas otras aplicaciones de proceso. La carga y descarga de equipos de transporte e instalaciones de almacenamiento, los procesos de aflojado y clasificación, así como el envasado y embalaje, son solo algunos ejemplos.
Esto tiene las siguientes implicaciones para los usuarios en el procesado de alimentos: Además de los requisitos interprofesionales para la generación de gases de proceso, como la pureza del aire, hay que tener en cuenta otros criterios. Deben tomarse las medidas técnicas adecuadas para evitar interacciones indeseables entre el aire de proceso y el material. Por citar un ejemplo, es de suma importancia excluir de forma segura la contaminación por materiales auxiliares de la generación de aire de proceso. El funcionamiento sin aceite, certificado según la norma ISO 8573-1, Clase 0, se convierte en un requisito indispensable para el uso de soplantes, compresores y accesorios. Las mercancías transportadas pueden incluso resultar dañadas por el calor excesivo generado por el aire de proceso. Además, la humedad del aire utilizado como medio de transporte es un problema con consecuencias potencialmente igual de graves. Si el vapor de agua contenido en el aire de proceso se condensa, no sólo puede perjudicar la calidad del producto, sino también convertirse en un factor crítico para todo el proceso de producción. Las plantas con aplicaciones altamente sensibles se caracterizan porque la generación de aire de proceso mediante soplantes y compresores y el posterior tratamiento mediante filtrado, secado y refrigeración forman un circuito coordinado. El secado por aire de proceso, en particular, supone un reto técnico que nos complace dominar para usted.
El reto de la humedad en el aire de proceso
En el caso de los procesos de manipulación neumática, la humedad del aire de proceso puede provocar problemas de varias maneras, ya que el aire de proceso suele entrar en contacto directo con el producto. En la elaboración de alimentos también se procesan productos higroscópicos como azúcar, cacao, almidón o especias. Si estas absorben humedad, se favorece la proliferación de bacterias, con la consiguiente pérdida potencial de materias primas en función del periodo de almacenamiento. Además, el material puede endurecerse en los bordes de los silos. Además, la humedad perjudica gravemente la manipulación. El material a granel húmedo tiene un caudal menor y, por tanto, tiende a obstruir las tuberías de suministro. Esto puede provocar paradas de producción, o al menos retrasos, si las tuberías se bloquean, por ejemplo. Las acumulaciones de producto en las piezas del sistema también dificultan el procesamiento. Esto se refleja directamente en un aumento de los costes de producción para el usuario.
Los dispositivos mecánicos pueden servir como remedio a corto plazo para el material de transporte que se pega fácilmente. Se trata, por ejemplo, de martillos o placas vibratorias que permiten que el material a granel se suelte o se escurra. Sin embargo, estas medidas a menudo solo restablecen temporalmente la manipulación. Las consecuencias negativas para el producto final, derivadas de la absorción de humedad durante el almacenamiento, el transporte y la transformación, se mantienen. Para el secado de alimentos se utilizan contenedores ventilados y secadoras de tambor. El principio subyacente suele girar en torno a la alimentación de aire de secado a los materiales, eliminando la humedad del material a granel. Una vez que el aire se ha enfriado, se produce condensado, que se descarga del proceso de forma selectiva. Si este proceso tiene lugar en un sistema cerrado, puede recuperarse gran parte del calor que se genera automáticamente durante la compresión del aire de proceso. Los dispositivos para aire de proceso que secan aguas arriba o aguas abajo del soplante o compresor son una solución eficaz desde que penetra la humedad durante el transporte neumático. Estas pueden reducir la humedad según los requisitos de los procesos del usuario o disminuir el punto de rocío. Es esencial que las máquinas trabajen con flexibilidad, ya que el contenido de humedad del aire atmosférico varía tanto a lo largo del día como entre estaciones.
Proceso de secado al aire en detalle
Los secadores de aire de proceso ajustan la humedad relativa y el punto de rocío del medio comprimido. Algunos antecedentes: la capacidad del aire para absorber una determinada cantidad de vapor de agua depende de la temperatura del aire y de la presión atmosférica. A partir de esta capacidad máxima, la humedad relativa indica hasta qué punto el aire está saturado de vapor de agua. Si la temperatura del aire desciende mientras el contenido de agua del aire permanece estable, la humedad relativa aumenta a su vez. Cuando la temperatura alcanza el punto de rocío, la humedad relativa es del 100 %. Cualquier reducción adicional de la temperatura puede provocar la condensación del vapor de agua. Los puntos de rocío bajos y la humedad relativa baja son el objetivo del secado del aire de proceso.
Plantas de secado de aire de proceso
A partir de una humedad relativa del 65 %, aumenta el riesgo de que el aire de proceso provoque la formación de moho en el material a granel. En ese caso, deben utilizarse plantas de secado. Es mejor hacerlo ya en la aceptación del material. El aire procesado, que ya ha sido sometido a un proceso de secado, introduce el material a granel en el almacén sin que entre humedad. En el silo o el almacén, el aire deshumidificado evita que la materia prima se atasque.
Los secadores de condensación son suficientes para aplicaciones con requisitos menos exigentes en cuanto a la humedad del aire de proceso. Aquí, el vapor de agua del aire se condensa en los registros de refrigeración o en los intercambiadores de calor.
La humedad relativa inferior al 50 % a temperatura ambiente o los puntos de rocío inferiores a 10 °C no pueden alcanzarse con un secador de condensación. Las aplicaciones de aire de proceso para la manipulación de sustancias higroscópicas sensibles, que se encuentran en la industria farmacéutica, solo son posibles cuando el material se utiliza para el secado por sorción o refrigeración.
El proceso de secado del aire mediante sorción requiere temperaturas del aire lo más bajas posible. El proceso se basa en un sorbente que elimina el agua del aire. Tras la compresión, el aire de proceso pasa por un preenfriador, que lleva la temperatura del aire al nivel inferior establecido. Ahora el aire de proceso fluye a través de un rotor en rotación constante que está recubierto con el sorbente higroscópico. De este modo, el vapor de agua queda retenido y el medio que se escapa tiene un menor contenido de humedad. Sin embargo, sin regeneración del sorbente, con el tiempo el rotor sería permeable al vapor de agua. Por lo tanto, otro flujo de aire libera las moléculas de agua almacenadas en el rotor. Tiene una temperatura de hasta 130 °C, pero con un caudal volumétrico considerablemente menor.
Eficiencia energética con secado por aire de proceso
La eficiencia energética desempeña un papel muy importante en el diseño de procesos por absorción para el secado del aire de proceso. Esto se refiere principalmente a la regeneración, para la que se requieren altas temperaturas. La energía calorífica se suministra mediante registros de calefacción eléctricos o quemadores de gas. Para reducir al máximo la pérdida de energía, las plantas modernas utilizan el aire de escape caliente para precalentar el aire de sorción recién suministrado en el secado por aire de proceso. Los principios de diseño de los componentes de secado son los mismos que los de las soplantes o los compresores. Deben dimensionarse de acuerdo con el rendimiento requerido del sistema, procurando minimizar las pérdidas de presión internas mediante un flujo de aire óptimo. De lo contrario, deben compensarse con un mayor gasto energético. En particular, durante el secado, es importante que el rotor no emita ningún sorbente al aire, lo que podría comprometer la pureza.
El suministro de aire es decisivo para ganar en eficiencia
La generación y el proceso de secado del aire implican un elevado consumo de energía. Sin embargo, no es el único factor decisivo para la eficacia operativa de un sistema de transporte neumático. Es cierto que las configuraciones óptimas de los sistemas permiten aumentar considerablemente la eficiencia mediante una selección cuidadosa de los componentes y un trazado bien pensado de las tuberías. Pero igual de importante es evitar las pérdidas de energía y aquí es donde los sistemas de recuperación de calor, por ejemplo, desempeñan un papel fundamental. Pueden hacer que el calor residual de los procesos ―que se genera siempre― esté disponible para su uso posterior, aumentando la sostenibilidad operativa.
Las mejores condiciones para lograrlo son unos conceptos generales eficientes. Por lo tanto, AERZEN no solo ofrece una amplia gama de productos y servicios para la generación de aire de proceso. Los expertos en aplicaciones también trabajan en la integración óptima de sus propios componentes en complejos circuitos de aire de proceso.
La planificación integrada es la clave del éxito
El diseño correcto de soplantes y compresores puede reducir considerablemente la demanda energética de una planta para el suministro de aire de proceso. Los componentes inadecuados o los ajustes incorrectos no solo provocan un mayor consumo de energía, sino que también incrementan considerablemente los costes de producción a largo plazo debido a las averías y el desgaste. AERZEN ofrece tres series de productos: soplantes de desplazamiento positivo (Delta Blower), compresores de émbolos rotativos (Delta Hybrid) y compresores de tornillo (Delta Screw) soluciones para una amplia gama de aplicaciones. La gama abarca desde conjuntos compactos para uso móvil en camiones silo autodescargables hasta plantas fijas para la descarga de material a granel de buques de transporte. Además, existe el sistema modular de grandes soplantes Alpha Blower, que con un caudal máximo de 77 000m3/h puede suministrar aire de proceso de forma fiable a grandes empresas alimentarias. Todas las tecnologías funcionan sin aceite y, gracias a la conformidad ATEX, son aptas para su uso en atmósferas potencialmente explosivas.
Soluciones para el tratamiento del aire de proceso
La suciedad o las partículas de polvo, así como las temperaturas y la humedad del aire excesivamente altas, perjudican la calidad del producto. En el lado de descarga de los conjuntos, otros componentes se encargan del tratamiento del aire:
- Filtro de aire de proceso
- Refrigerador posterior
- Secadora
En su programa de accesorios, AERZEN suministra elementos filtrantes completos y conectables de las clases de separación F7 a H13. También pueden instalarse posteriormente en la planta, antes del secado del aire de proceso. Adaptados a las condiciones del aire ambiente, los filtros eliminan el polvo y la suciedad del aire, creando una atmósfera libre de partículas. Durante la compresión, pueden alcanzarse temperaturas de hasta 280 °C. Este aire caliente puede dañar el material a granel y las piezas del sistema, por lo que el acondicionamiento se realiza mediante enfriadores, dispuestos antes de los secadores. Con el apoyo de una solución de software propia, AERZEN selecciona los refrigeradores posteriores de su programa de suministro y verifica la selección simulando los datos de funcionamiento. Los componentes están disponibles en diseños aire-aire o agua-aire. Con barnices especiales, motores especiales, separadores para condensados y controles inteligentes, se dispone de opciones de adaptación flexibles para satisfacer requisitos personalizados.
