Pureza del aire comprimido

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Clases de calidad ISO 8573-1

ISO 8573-1 define clases de calidad de 0 a 6 para tres categorías de contaminación de forma independiente: partículas sólidas (por conteo y tamaño), humedad (por punto de rocío a presión, °C) y aceite total (aerosol más vapor, mg/m³). La Clase 0 la especifica el usuario y es más exigente que la Clase 1: no es un valor numérico definido en la norma. La Clase 1 es la mayor pureza definida por la norma; la Clase 6 es la menos exigente. Una especificación de calidad de aire comprimido escrita como ISO 8573-1:2010 [2:4:2] significa Clase 2 de partículas, Clase 4 de humedad y Clase 2 de aceite. Cada clase debe especificarse por separado, porque cada contaminante lo atiende una etapa de tratamiento distinta: un filtro de partículas muy eficiente no mejora el punto de rocío, y un secador refrigerativo reduce la humedad pero no elimina los aerosoles de aceite.

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Clases de calidad de partículas

Las clases de partículas de ISO 8573-1 se definen por el número máximo de partículas por metro cúbico en rangos de tamaño especificados. Clase 1 (partículas): ≤20,000 partículas/m³ de 0.1–0.5 µm; ≤400 de 0.5–1 µm; ≤10 de 1–5 µm; ninguna partícula ≥5 µm. Clase 2: ≤400,000 de 0.1–0.5 µm; ≤6,000 de 0.5–1 µm; ≤100 de 1–5 µm; ninguna partícula ≥5 µm. Clase 3: sin límite para <1 µm; ≤1,000 de 1–5 µm; ninguna partícula ≥5 µm. Las Clases 4 y 5 admiten partículas ≥5 µm en cantidades crecientes. La Clase 6 admite una concentración másica de partículas de hasta 10 mg/m³ sin límites de distribución de tamaños. Para la mayoría de los actuadores y herramientas neumáticas industriales, la Clase 3 o 4 de partículas es suficiente. El aire de instrumentos (instrumentos analíticos, transmisores de presión, válvulas de control) requiere Clase 1 o 2 de partículas para evitar bloqueos de los instrumentos y errores de medición.

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Clases de humedad y punto de rocío a presión

La humedad del aire comprimido se expresa como punto de rocío a presión (PDP): la temperatura a la que se produce la condensación a la presión de operación del sistema. Un PDP de −40°C a 7 bar significa que el aire contiene tan poca humedad que no habrá condensación hasta que la temperatura baje a −40°C, aun a 7 bar de presión de línea. Clases de humedad de ISO 8573-1: Clase 1: PDP ≤ −70°C; Clase 2: ≤ −40°C; Clase 3: ≤ −20°C; Clase 4: ≤ +3°C; Clase 5: ≤ +7°C; Clase 6: ≤ +10°C. Los secadores refrigerativos logran un PDP entre +2°C y +10°C (Clases 4–6). Los secadores de adsorción (desecantes) logran un PDP entre −20°C y −70°C (Clases 1–3). Convertir el PDP en contenido de agua en g/m³ en una condición de referencia permite calcular la humedad absoluta: con un PDP de −40°C y 7 bar, el contenido de agua es de aproximadamente 0.003 g/m³, frente a 1.4 g/m³ con un PDP de +7°C.

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Clases de contenido de aceite y medición

El aceite del aire comprimido proviene del arrastre de lubricante de los compresores lubricados (en forma de aerosol y vapor) y de los vapores de hidrocarburos atmosféricos que se concentran durante la compresión. Clases de aceite total de ISO 8573-1 (aerosol + líquido + vapor, mg/m³): Clase 1: ≤0.01 mg/m³; Clase 2: ≤0.1 mg/m³; Clase 3: ≤1 mg/m³; Clase 4: ≤5 mg/m³. Los compresores libres de aceite (equipos Clase 0 según ISO 8573-7) siguen requiriendo filtración para eliminar aceite en aplicaciones de Clase 1 o Clase 2, porque los vapores de hidrocarburos atmosféricos que aspira la entrada del compresor se concentran hasta niveles medibles a la salida. ISO 8573-2 define el método de ensayo para medir el aceite en aerosol: impacto sobre un filtro de membrana con análisis gravimétrico. ISO 8573-5 define el método de medición del aceite en vapor con tubos de adsorción de carbón activado. Aceite total = aerosol (método ISO 8573-2) + vapor de aceite (método ISO 8573-5). Los filtros coalescentes eliminan el aceite en aerosol hasta la Clase 1; la adsorción con carbón activado elimina el aceite en vapor: las dos etapas son necesarias para lograr un cumplimiento verificado de la Clase 1.

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Fuentes de contaminación durante la compresión

El aire ambiente que aspira un compresor contiene partículas atmosféricas (polen, polvo y hollín de 0.1–10 µm), vapor de agua (humedad) y trazas de vapores de hidrocarburos. Durante la compresión, todos los componentes se concentran en proporción a la relación de compresión: a 7 bar manométricos (8 bar absolutos), el volumen se reduce a 1/8 y la masa de contaminante por volumen aumenta 8 veces. El posenfriamiento del aire comprimido (necesario para evitar daños térmicos en los equipos aguas abajo) hace que el aire comprimido y húmedo se enfríe rápidamente: el vapor de agua se condensa en agua líquida y gotas de aerosol. El posenfriador y el separador de condensado eliminan la mayor fracción de agua (normalmente el 70–90% del vapor de agua de entrada en condiciones ambientales tropicales), pero dejan una humedad residual importante que requiere secado. Los compresores lubricados inyectan aceite en la etapa de compresión para enfriar y sellar: el arrastre de aceite del separador y del filtro coalescente a la salida de la unidad compresora suele ser de 1–5 mg/m³ antes del tratamiento en el punto de uso.

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Diseño del sistema de filtración según las clases de calidad

Un tren de tratamiento de aire comprimido se diseña por etapas, y cada una atiende una categoría de contaminación en las condiciones que deja la etapa anterior. Posenfriador + separador de condensado: elimina el agua líquida a granel y los aerosoles gruesos (humedad Etapas 4–5, partículas Clase 4–5). Filtro coalescente de uso general (elemento coalescente de 1 µm): elimina el aceite en aerosol líquido hasta 0.1 mg/m³ y las partículas ≥1 µm (partículas Clase 2–3, aceite Clase 2–3). Filtro coalescente de alta eficiencia (elemento coalescente de 0.01 µm): reduce el aerosol de aceite a 0.01 mg/m³ (aceite Clase 1). Adsorbedor de carbón activado: elimina el vapor de aceite por debajo de 0.003 mg/m³ (aceite Clase 1). Secador desecante: logra un PDP ≤ −40°C (humedad Clase 2). Filtro de partículas final (membrana de PTFE o fibra de borosilicato): asegura aire estéril o clasificado aguas abajo de todas las etapas de tratamiento (partículas Clase 1 o 2).

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