ES2309808T3 - Procedimiento para secar un gas comprimido y dispositivo usado para tal fin. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para secar el gas comprimido de un dispositivo compresor (1) con un compresor (2) que posee al menos dos etapas de presión (4, 5) conectadas en serie, por el cual se usa un secador (3) con al menos dos recipientes de presión (9, 12) que están llenos de un agente desecante o de secado, y dichos recipientes de presión (9, 12) funcionan alternativamente, de forma que cuando un recipiente de presión (12) esté en funcionamiento para secar el gas comprimido, el otro recipiente de presión (9) se esté regenerando, por el cual, para secar el gas comprimido, este gas se enfría primero en un refrigerador (15) y después se envía a través del recipiente de presión de secado (12), y por el cual, para regenerar el otro recipiente de presión (9), al menos una parte de este gas comprimido es conducida a través del recipiente de presión que se está regenerando (9), caracterizado porque al menos al final del ciclo de regeneración del recipiente de presión que se está regenerando (9), esta parte del gas comprimido, tras su paso a través del recipiente de presión que se está regenerando, es conducida hasta la tubería de presión (6) entre dos etapas de presión (4, 5).
Description
Procedimiento para secar un gas comprimido y
dispositivo usado para tal fin.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para secar gas comprimido, en particular, gas
comprimido procedente de un dispositivo compresor con un compresor
que posee al menos dos etapas de presión conectadas en serie.
Para secar gas comprimido, ya se conoce el uso
de un secador que tiene al menos dos recipientes de presión que
están llenos de un agente desecante o de secado, y dichos
recipientes de presión funcionan alternativamente, de forma que
cuando un recipiente de presión esté en funcionamiento para secar
el gas comprimido, el otro recipiente de presión se esté
regenerando, por lo que, para secar el gas comprimido, este gas se
enfría primero en un refrigerador y después se envía a través del
recipiente de presión de secado, y por lo que, para regenerar el
otro recipiente de presión, se conduce al menos una parte de este
gas comprimido en sentido contrario al flujo, a través del
recipiente de presión que se está regenerando.
Además, ya se conoce el uso de una parte del gas
comprimido, al final del ciclo de regeneración del recipiente de
presión que se está regenerando, para enfriar el agente de secado
regenerado o casi regenerado haciendo que esta parte del gas
comprimido se expanda primero hasta alcanzar la presión
atmosférica, con lo cual, tras su paso a través del recipiente de
presión que se está regenerando, se deja escapar a la atmósfera
este gas expandido.
Una ventaja de enfriar el agente de secado
contenido en el recipiente de presión que se está regenerando al
final del ciclo de regeneración consiste en que se evitan los picos
de temperatura y punto de rocío del gas comprimido en el momento
del intercambio de recipiente de presión, mediante el cual, el
recipiente de presión regenerado pasa a ser el recipiente de presión
de secado, y viceversa.
Sin embargo, una desventaja de este
procedimiento conocido consiste en que se pierden cantidades
relativamente grandes de aire comprimido en la atmósfera y que la
expulsión del aire ya comprimido a una presión atmosférica ocasiona
grandes pérdidas de energía, que pueden acarrear importantes costes
extra en el caso de un dispositivo compresor con una gran
capacidad.
Además, la invención pretende remediar las
desventajas mencionadas anteriormente y otras, proporcionando un
procedimiento que hace posible enfriar el agente de secado
contenido en el recipiente de presión que se está regenerando, de
una manera más económica y con menos pérdidas al final de la fase
de regeneración.
Con este objeto, la invención se refiere a un
procedimiento para secar el gas comprimido de un dispositivo
compresor con un compresor que posee al menos dos etapas de presión
conectadas en serie, por el cual se usa un secador con al menos dos
recipientes de presión que están llenos de un agente desecante o de
secado, y dichos recipientes de presión funcionan alternativamente,
de forma que cuando un recipiente de presión esté en funcionamiento
para secar el gas comprimido, el otro recipiente de presión se esté
regenerando, por el cual, para secar el gas comprimido, este gas se
enfría primero en un refrigerador y después se envía a través del
recipiente de presión de secado, y por el cual, para regenerar el
otro recipiente de presión, se conduce al menos una parte de este
gas comprimido a través del recipiente de presión que se está
regenerando, por el cual, al menos al final del ciclo de
regeneración del recipiente de presión que se está regenerando, esta
parte del gas comprimido, tras su paso a través del recipiente de
presión que se está regenerando, se conduce a la tubería de presión
entre dos etapas de presión.
De este modo, la parte del gas comprimido que se
usa para enfriar el agente de secado contenido en el recipiente de
presión que se está regenerando se vuelve a llevar entre dos etapas
de presión del compresor, de forma que no se produzcan pérdidas de
aire comprimido.
Además, no se produce expansión a presión
atmosférica, sino a una mayor presión que predomina entre una etapa
de presión alta y una de presión baja del compresor, de tal forma
que se pierde menos energía de compresión.
En la práctica, nos encontramos con que la
energía necesaria para enfriar el agente de secado contenido en el
recipiente de presión que se está regenerando se puede reducir
hasta un tercio en comparación con el procedimiento conocido.
La parte del gas comprimido mencionada
anteriormente, que se usa para enfriar el agente de secado
contenido en el recipiente de presión que se está regenerando, se
expande en primer lugar preferentemente a fin de enfriar aún más y
secar el agente de secado a su paso a través del recipiente de
presión que se está regenerando.
La invención también se refiere a un dispositivo
que hace posible aplicar el procedimiento mencionado anteriormente
para secar el gas comprimido de un compresor que posee al menos dos
etapas de presión conectadas en serie, y dicho dispositivo
comprende principalmente al menos dos recipientes de presión que
están llenos de un agente desecante o de secado, con lo cual, estos
recipientes de presión funcionan alternativamente, de tal forma
que, cuando un recipiente de presión esté en funcionamiento para
secar el gas comprimido, el otro recipiente de presión se esté
regenerando; un refrigerador para enfriar el gas comprimido; y
tuberías con llaves de paso que conectan el compresor con los
recipientes de presión mencionados anteriormente, por lo cual, se
proporcionan tuberías y llaves de paso adicionales, que hacen
posible que al menos una parte del gas comprimido del compresor,
tras su paso a través del refrigerador y el recipiente de presión
que se encuentra en la etapa de secado, sea conducida hasta la
tubería de presión entre dos etapas de presión a través del
recipiente de presión que se está regenerando.
Con el objeto de explicar mejor las
características de la invención, la siguiente forma de realización
se describe únicamente como ejemplo, sin que suponga una limitación
en modo alguno, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
que:
la fig. 1 representa un dispositivo compresor
provisto de un dispositivo según la invención para secar el gas
comprimido;
las figs. 2 y 3 representan el dispositivo de la
figura 1, pero en otras etapas del procedimiento de secado.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 representa un dispositivo compresor
1 que consiste principalmente en un compresor 2 y un dispositivo de
secado 3 de acuerdo con la invención.
El compresor 2 comprende principalmente una
etapa de baja presión 4 y una etapa de alta presión 5 que están
conectadas en serie por medio de una tubería de presión 6, en la
que están instalados sucesivamente un refrigerador intermedio 7 y
un separador de agua 8.
El dispositivo de secado 3 comprende un primer
recipiente de presión aislado 9 con una entrada 10 y una salida 11
que contiene gel de sílice o cualquier otro agente de secado; un
segundo recipiente de presión aislado 12 con una entrada 13 y una
salida 14 que también contiene gel de sílice como agente de secado;
un refrigerador 15; y unas tuberías 16 con llaves de paso 17 y
válvulas 18 que hacen posible conectar el compresor 2 con los
recipientes de presión 9 y 12 para secar el gas comprimido y para
regenerar el agente de secado contenido en los recipientes de
presión y para establecer una conexión con la red de consumo
19.
Se proporcionan unas tuberías adicionales 20, 21
respectivamente, y unas llaves de paso 22 que permiten conducir al
menos una parte del gas comprimido caliente del compresor 2 hacia
la tubería de presión 6 a través de uno de los recipientes de
presión 9 ó 12 entre las dos etapas de presión 4 y 5.
La tubería 20 está formada por un puente que
puede bloquearse entre las salidas 11 y 14 de los dos recipientes
de presión 9 y 12, y comprende una válvula de descompresión 23.
La tubería 21 conecta cada una de las entradas
10 y 13 de los recipientes de presión 9 y 12 con la tubería de
presión 6, más particularmente con la parte de la tubería de
presión 6 situada en la entrada del refrigerador intermedio 7, y
comprende un filtro 24 y una válvula 25 respectivamente.
La tubería 21 puede tener salida a la atmósfera
a través de una toma 26 en la que está incluida una válvula 27, y
en la que se puede proporcionar opcionalmente un silenciador, para
volver a igualar la presión existente en el recipiente de presión
que se está regenerando 9 a la presión existente en la tubería de
presión 6 entre dos etapas de potencia 4, 5, y en la que asimismo
se proporciona opcionalmente un silenciador 28.
El funcionamiento del dispositivo compresor 1 y
del secador 3 es sencillo y se ilustra por medio de las figuras 1 a
3, en las que las llaves de paso 17 y 22 están representadas en
negro en su posición cerrada, y en blanco en su posición abierta, y
en las que la trayectoria del gas comprimido se representa en
negrita.
Durante una primera fase, según se representa en
la figura 1, todo el flujo de gas comprimido no enfriado del
compresor 2, más particularmente de la etapa de alta presión 5, es
conducido en sentido contrario al flujo a través del recipiente de
presión 9, en el que este flujo de gas regenerará el agente de
secado o el material desecante, por ejemplo gel de sílice, haciendo
uso del calor contenido en el gas comprimido.
A continuación, el flujo de gas comprimido pasa
al refrigerador, en el cual se enfría aún más, para ser
transportado a través del recipiente de presión 12 a fin de secar
el gas comprimido.
La salida 14 del recipiente de presión 12 está
conectada en ese momento a la red de consumo 19, a la que están
conectados uno o varios clientes de aire comprimido no
representados.
Durante una segunda fase, al final del ciclo de
regeneración del agente de secado en el recipiente de presión que
se está regenerando 9, de acuerdo con la invención y según se
representa en la figura 2, todo el flujo de salida del gas
comprimido es conducido sucesivamente a través del refrigerador 15 y
el recipiente de presión 12 para secarlo aún más, tras lo cual, se
suministra una parte del gas enfriado a la red de consumo 19; el
resto es conducido en sentido contrario al del flujo, a través del
recipiente de presión 9, a través de las tuberías 20, con el fin de
enfriar el agente de secado contenido en el recipiente de presión
9, y vuelve a desviarse a través de la tubería 21 y el filtro 24
hasta la tubería de presión 6 con el refrigerador intermedio 7.
\newpage
Antes de que se abra la válvula 25 para el
enfriamiento, el recipiente de presión 9, que ha de ser enfriado y
que está a la presión final, se descomprime a través de la válvula
27 y el silenciador 28 hasta alcanzar una presión que corresponde
al refrigerador intermedio 7, con el fin de impedir que se cree un
impulso de presión hacia el refrigerador intermedio 7.
La parte del flujo de salida del gas que fluye a
través del recipiente de presión que se está regenerando 9 para
enfriar el agente de secado se descomprime en la válvula de
descompresión 23, lo que puede dar lugar a un enfriamiento
añadido.
Esta parte del flujo de salida del gas va a
parar a la entrada del refrigerador intermedio 7 y posteriormente
es comprimida de nuevo mediante la etapa de alta presión 5. Así, no
se perderá nada del gas comprimido y se recupera la energía
necesaria para comprimir el gas, hasta el nivel de la presión del
refrigerador intermedio, que asciende a por ejemplo 3 bares.
La válvula de descompresión 23 se selecciona
preferentemente de tal forma o está configurada de tal forma que la
expansión del gas desde la presión nominal final en la salida del
compresor 2, el cual es por ejemplo de 8 bares, hasta la presión
del refrigerador intermedio de por ejemplo 3 bares, se produce
principalmente en la válvula de descompresión 23.
La parte del flujo de salida del gas que fluye a
través del recipiente de presión que se está regenerando 9, antes
de que se enfríe el agente de secado, es preferentemente una
fracción del flujo total de salida del gas que se comprime mediante
el compresor 2, por lo que esta fracción está preferentemente en el
orden de magnitud del 6% del flujo total de salida del
compresor.
Tal como se representa en la figura 3, en una
tercera fase final, inmediatamente antes de que se intercambien los
recipientes de presión, con lo cual el recipiente de presión que se
está regenerando 9 pasa a ser el recipiente de presión de secado y
viceversa, se distribuye el gas comprimido húmedo durante un
periodo de tiempo corto a través del refrigerador 15 entre ambos
recipientes de presión 9 y 12. De esta manera, el recipiente de
presión regenerado 9 se enfría algo más y el recipiente de presión
casi saturado 12 se descomprime en cierta medida.
El resultado de la segunda y la tercera fase
consiste en unos picos de punto de rocío y de temperatura mínimos
en el momento del ya mencionado intercambio de los recipientes de
presión 9 y 12.
Si fuera necesario, el dispositivo de secado 2
puede completarse con unos elementos de calentamiento 29 que se
incorporan en los recipientes de presión 9 y 12 y que se pueden
activar para fomentar y optimizar el procedimiento de secado.
Es evidente que, para la segunda fase del
procedimiento de secado mencionada anteriormente, la parte del gas
comprimido que se usa para enfriar el agente de secado regenerado o
casi regenerado no debe purgarse necesariamente en la salida 14
tras el recipiente de presión de secado 12, aunque se prefiere de
este modo.
También es evidente que el compresor 2 puede
comprender más de dos etapas de presión 4, 5 y que no resulta
imprescindible un refrigerador intermedio 7, con lo cual el gas que
se usa para el enfriamiento del agente de secado regenerado puede
ser conducido entre dos etapas de presión consecutivas tal como se
desee.
También es evidente que en lugar de gel de
sílice como agente de secado, también hay otros desecantes que
resultan adecuados.
El dispositivo 1 y el compresor 2 pueden estar
provistos posiblemente de instrumentos de medida para medir la
presión PI, la temperatura TT, el punto de rocío TS y el flujo de
salida, así como de un controlador no representado para controlar
el ciclo del dispositivo 1 y el consumo de energía en función de la
calidad del aire seco exigida en la salida, con lo que las llaves
de paso 17 y 22 son llaves de paso controladas en este caso, que se
pueden controlar mediante el controlador mencionado
anteriormente.
Además, la válvula de descompresión 23 se puede
ajustar y controlar, si fuera necesario, mediante el controlador
mencionado anteriormente para hacer que las fases segunda y tercera
del procedimiento de secado mencionadas anteriormente transcurran
de forma óptima.
La invención también se puede aplicar a otros
tipos de secadores de desecantes, por ejemplo a secadores de
desecantes giratorios, con lo que los recipientes de presión se
hacen, por así decirlo, como compartimentos separados del mismo
secador y por lo cual se usa un agente de secado común para estos
compartimentos, que se levanta de forma giratoria y que se extiende
parcialmente en cada uno de ambos compartimentos, de tal forma que
la parte del agente de secado contenida en un compartimento se use
para secar el gas comprimido, mientras que la parte del agente de
secado contenida en el otro compartimento se regenera.
La invención también se puede aplicar en
combinación con diferentes tipos de compresores, con compresores
sin aceite y compresores de inyección de aceite.
Es evidente que la presente invención no se
limita al procedimiento descrito anteriormente y al dispositivo así
aplicado, sino que se puede aplicar en todo tipo de formas y
combinaciones y seguir permaneciendo dentro del alcance de la
presente invención.
Claims (12)
1. Procedimiento para secar el gas comprimido
de un dispositivo compresor (1) con un compresor (2) que posee al
menos dos etapas de presión (4, 5) conectadas en serie, por el cual
se usa un secador (3) con al menos dos recipientes de presión (9,
12) que están llenos de un agente desecante o de secado, y dichos
recipientes de presión (9, 12) funcionan alternativamente, de forma
que cuando un recipiente de presión (12) esté en funcionamiento
para secar el gas comprimido, el otro recipiente de presión (9) se
esté regenerando, por el cual, para secar el gas comprimido, este
gas se enfría primero en un refrigerador (15) y después se envía a
través del recipiente de presión de secado (12), y por el cual,
para regenerar el otro recipiente de presión (9), al menos una
parte de este gas comprimido es conducida a través del recipiente
de presión que se está regenerando (9), caracterizado porque
al menos al final del ciclo de regeneración del recipiente de
presión que se está regenerando (9), esta parte del gas comprimido,
tras su paso a través del recipiente de presión que se está
regenerando, es conducida hasta la tubería de presión (6) entre dos
etapas de presión
(4, 5).
(4, 5).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte del gas comprimido mencionada
anteriormente que se usa para enfriar el agente de secado contenido
en el recipiente de presión que se está regenerando (9) se expande
en primer lugar a fin de enfriar y secar aún más el agente de
secado a medida que pasa a través del recipiente de presión que se
está regenerando (9).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se hace que la parte del gas comprimido
mencionada anteriormente que se usa para enfriar el agente de
secado contenido en el recipiente de presión que se está
regenerando (9), antes de que pase a través del recipiente de
presión (9), se expanda hasta alcanzar una presión que sea igual o
algo mayor que la presión existente en la tubería de presión (6)
entre las etapas de presión (4, 5) pertinentes.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte del gas comprimido mencionada
anteriormente que se usa para enfriar el agente de secado contenido
en el recipiente de presión que se está regenerando (9), se purga
en la salida (14) del recipiente de presión de secado (12).
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la tubería de presión (6) mencionada
anteriormente, entre dos etapas de presión (4, 5), se proporciona
un refrigerador intermedio (7), y porque la parte del gas
comprimido mencionada anteriormente, tras su paso a través del
recipiente de presión que se está regenerando (9), es conducida
hasta la entrada del refrigerador intermedio (7).
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte del gas comprimido mencionada
anteriormente que se usa para enfriar el agente de secado contenido
en el recipiente de presión que se está regenerando (9), constituye
una fracción del flujo total de salida del gas que se comprime
mediante el compresor (2).
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fracción mencionada anteriormente es
de un orden de magnitud del 6%.
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, después de que se haya enfriado en el
recipiente de presión que se está regenerando (5) el agente de
secado regenerado o casi regenerado, todo o casi todo el flujo de
salida del gas comprimido del compresor (2) se envía a través del
refrigerador mencionado anteriormente (15), tras lo cual, este
flujo de salida enfriado se divide entre las dos entradas (10, 13)
de los recipientes de presión (9, 12) y se combina en las salidas
(11, 14) de los recipientes de presión (9, 12) para suministrarlo a
la red de consumo
(19).
(19).
9. Dispositivo para secar el gas comprimido de
un compresor (2) que posee al menos dos etapas de presión (4, 5)
conectadas en serie, y dicho dispositivo comprende al menos dos
recipientes de presión (9, 12) que están llenos de un material
desecante o agente de secado, con el cual estos recipientes de
presión (9, 12) funcionan alternativamente, de forma que cuando un
recipiente de presión (12) esté en funcionamiento para secar el gas
comprimido, el otro recipiente de presión (9) se esté regenerando;
un refrigerador (15) para enfriar el gas comprimido; y unas
tuberías (16) con llaves de paso (17) que conectan el compresor (2)
con los recipientes de presión (9, 12) mencionados anteriormente,
caracterizado porque se proporcionan tuberías (20, 21) y
llaves de paso (22) adicionales, que hacen posible que al menos una
parte del gas comprimido del compresor (2), tras su paso a través
del refrigerador (15) y el recipiente de presión (12), sea
conducida hasta la tubería de presión (6) entre dos etapas de
presión (4, 5), a través del recipiente de presión que se está
regenerando (9).
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque en las tuberías (20, 21) adicionales
mencionadas anteriormente, antes de dicho recipiente de presión que
se está regenerando (9), se proporciona una válvula de
descompresión (23).
11. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque en las tuberías (20, 21) mencionadas
anteriormente, después del recipiente de presión que se está
regenerando (9), se proporciona una toma (26) a la atmósfera, en la
cual se proporciona una válvula para volver a igualar la presión
existente en el recipiente de presión que se está regenerando (9) a
la presión existente en la tubería de presión (6) entre dos etapas
de presión (4, 5).
12. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el compresor (2) está provisto de un
refrigerador intermedio (7) que está instalado en la tubería de
presión (6) mencionada anteriormente, entre las etapas de presión
(4, 5) del compresor (2) y porque las tuberías adicionales (21)
mencionadas anteriormente están conectadas a la parte de la tubería
de presión (6) mencionada anteriormente en la entrada del
refrigerador intermedio (7).
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