METODO Y DISPOSITIVO PARA DEPURAR AIRE EN UN SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO Campo Técnico La presente invención concierne a un método de depurar aire en un sistema de aire comprimido. Concierne también a un uso de este método así como también a un dispositivo para llevar a cabo el método. Antecedentes de la Invención Un compresor libera aire al sistema de aire comprimido. Este aire es pasado convencionalmente a través de un secador de aire, en donde el aire es secado por medio de un desecador o de un tamiz molecular. Sin embargo, el aire que viene del compresor es una mezcla de gas, partículas sólidas y partículas líquidas. La mezcla es llamada aerosol. El tamaño de las partículas puede estar típicamente en el rango de 0.001-15 µ?t?. Las partículas pueden formar terrones más grandes, llamados aglomerados. Las partículas líquidas más grandes pueden ser retenidas mecánicamente . Algunas de las partículas están ya en el aire de alimentación en el compresor, mientras que otras son añadidas en el compresor, especialmente si es de tipo pistón (en donde se añadirá aceite lubricante al aire) . El tamiz molecular tiene el propósito de recoger la humedad, y es cíclicamente regenerado para remover esta
REF: 136674 humedad. Sin embargo, es bien sabido que todas las otras materias introducidas en él por medio del aire son en detrimento de su función, de modo qu es reemplazado a intervalos. También, el aire que deja el tamiz molecular contendrá materias que causan problemas y daños en el sistema de aire comprimido, y este problema se incrementa con el envejecimiento del tamiz molecular. La invención El objeto principal de la invención es, por consiguiente, eliminar las deficiencias anteriormente establecidas con sistemas secadores de aire usados actualmente, y obtener una depuración en vez de un mero secado del aire liberado al sistema de aire comprimido. Esto es, logrado conforme a la invención, pasando sucesivamente el aire a través de los siguientes medios: - un pre-filtro, - gel de sílice - un tamiz molecular, y - un filtro fino. El método conforme a la invención, es preferiblemente para ser usado en sistemas de aire comprimido para aplicación automotriz, especialmente para vehículos de caminos difíciles, pero son igualmente posibles otros usos.
Un cartucho convencional para un secador de aire tiene un alojamiento cilindrico provisto de una pared cilindrica que divide el alojamiento en un compartimiento anular externo y un compartimiento central cilindrico. En este cartucho el pre-filtro y el gel de sílice pueden estar dispuestos en el compartimiento externo y el tamiz molecular y el filtre fino en el compartimiento central. Los dibujos . La invención se describirá adicionalmente posteriormente con cierta referencia a los dibujos que se incluyen, que muestran una vista seccional a través de un cartucho secador de aire para un secador de aire de vehículo. Descripción de las Modalidades Un cartucho mostrado en el dibujo es primariamente propuesto para disposición convencional, en un secador de aire para un sistema de aire comprimido en un vehículo para caminos difíciles. El cartucho como tal, el secador de aire, y el sistema de aire comprimido son convencionales y no forman per se parte alguna de la presente invención. El cartucho mostrado en el dibujo será descrito solo brevemente. Tiene un alojamiento cilindrico 1, por ejemplo, elaborado de material plástico. Como es bien sabido por cualquier experto en la materia, este alojamiento para el cartucho 1 es para ser dispuesto sobre un miembro de base (no mostrado) y en un receptáculo (no mostrado) del secador de aire. El cartucho cilindrico está dividido en dos compartimentos - un compartimento central cilindrico y un compartimiento anular externo - por medio de una pared cilindrica divisoria 2. El compartimiento central puede tener un volumen que corresponda a la mitad del volumen del compartimento externo, pero son posibles otras proporciones.
Se prevé, en el miembro base del secador de aire, permitir aire en el interior y exterior de los dos compartimentos en la región inferior, pero también entre los dos compartimentos en la región superior del cartucho. Se disponen resortes de compresión 3 entre un extremo superior del alojamiento 1 y las cubiertas móviles 4 y 5 en los compartimentos exterior y central, respectivamente. El propósito de estos resortes es conservar el contenido de los compartimentos bajo cierta compresión. En el presente caso, el aire a ser secado es admitido en el cartucho en el extremo del fondo del compartimiento exterior y sale del cartucho en el extremo del fondo del compartimiento central. Durante este trayecto a través del cartucho, el aire pasará en este caso a través de los siguientes materiales de secado y depuradores que serán descritos de manera adicional, posteriormente: un pre-filtro 6, que evitará el paso de las partículas más grandes, agua, y líquidos, - gel de sílice con poros grandes 7; éste evitará el paso de los compuestos de carbono más grandes y otros compuestos químicos y absorberá el agua en forma líquida; también el tamiz molecular (ver a continuación) estará protegido contra la descomposición química. - gel de sílice con poros finos 8; éste evitará el paso de compuestos de carbono más pequeños y absorberá el agua en forma de vapor; también el tamiz molecular estará protegido de la exposición al agua libre. - desecador o tamiz molecular 9; remueve la humedad remanente del aire y reduce el punto de rocío al máximo, - un filtro fino 10, que retiene partículas pequeñas generadas en las porciones anteriores del secador de aire. El aire liberado en el secador de aire emana de un compresor. El aire de los compresores, especialmente de los compresores de pistón, es una mezcla ce gas, partículas sólidas y/o partículas líquidas. Una mezcla tal es llamada un aerosol. El tamaño de las partículas puede variar típicamente pero no exclusivamente entre 0.001 µp? y 15 um. Las partículas pueden estar aglomeradas en grandes terrones. La concentración de partículas varía con el tamaño de partícula y parece estar en un máximo para partículas de 0.4 um. El mayor número determinado de partículas es 140,000,000 de partículas /m3 de aire. La mayoría de las partículas son partículas de carbono, pero hay también entre otras partículas de azufre y nitrógeno. En combinación con agua, estas substancias forman diferentes compuestos químicos, tales como ácido nitroso, ácido sulfuroso, compuestos de nitrógeno y un número de compuestos de hidrocarburos. Se forman también, diferentes tipos de compuestos de ésteres. Los contaminantes (los compuestos químicos) atacan el tamiz molecular en el cartucho, así como también detalles elaborados en caucho o material plástico en el sistema de aire comprimido del vehículo. Los contaminantes obstruyen el tamiz molecular, y su capacidad para absorber humedad disminuye o es totalmente eliminada. El tamiz molecular es también estropeado en sus partes constitutivas, de modo que se forma polvo. El polvo a su vez obstruye los filtros y puede también alcanzar el sistema de aire comprimido, en donde puede causar daños mayores y costosos. Los filtros obstruidos aumentarán la caída de presión sobre el tamiz molecular y deteriorarán la regeneración. El resultado será un tiempo de vida acortado para ambos, el tamiz molecular y otros componentes. Cuando los materiales poliméricos son expuestos a los diferentes compuestos químicos, sus propiedades pueden cambiar drásticamente. Los materiales pueden ser disueltos, esponjados, contraídos, o cambiar de otras maneras. Esto da como resultado fugas, aumento de fricción y falla total o parcial de funcionamiento. El pre-filtro 6 El ¦ propósito del filtro es evitar que partículas grandes (aglomeradas) , agua libre, y otras substancias/líquidos que se encuentren ahí, pasen el filtro y se pongan en contacto con el tamiz molecular subsecuente. Un filtro usado actualmente tiene solamente eficiencia limitada para partículas más pequeñas de 5 µ??, pero el trabajo continuo es la finalidad de desarrollar un filtro con efecto también para partículas más pequeñas. Las pruebas mostraron una eficiencia de 50 % para partículas de 5 µ? . Gel de sílice 7 y 8 El gel se sílice es una forma amorfa, granular, porosa de ácido silícico o sílice y es manufacturado sintéticamente por reacción química entre ácido sulfúrico y silicato de sodio (99.7 % en peso de Si02) . Las características importantes del gel de sílice son que es químicamente inerte, no venenoso, resistente al aplastamiento y tiene una alta capacidad de adsorción sobre líquidos altamente polares, tales como alcoholes, ésteres, aldehidos, cetonas, y ácidos orgánicos. Los geles de sílice vienen en tamaños de poro de 20-140 A° . No es adecuado usar solamente gel de sílice como desecador, si se mantiene una buena capacidad de secado. El gel de sílice con poros finos tiene una capacidad de adsorción de agua relativamente buena, pero ciertos tipos serán totalmente disueltos cuando se expongan al agua libre. El gel de sílice con poros grandes, por otro lado, tiene un efecto de barrera, lo cual significa que puede adsorber verdaderamente mucha humedad y tiene una resistencia relativamente alta contra el agua libre, mientras que la supresión del punto de rocío es muy baja. El gel de sílice con poros grandes tiene teóricamente la capacidad de adsorber compuestos hidrocarbonados de 6 carbonos de tamaño y mayores, mientras que el gel de sílice con poros finos puede adsorber dichos compuestos en tamaño de 4 a 8 carbonos . Es difícil trazar una línea definida entre los geles de sílice con poros grandes y pequeños, pero el tamaño de poro del gel de sílice con poros grandes usado en las pruebas prácticas ha sido de 120- 130 A° . Las pruebas efectuadas mostraron que el uso del gel de sílice con poros grandes puede reducir la cantidad de compuestos hidrocarbonados, que alcanzan el tamiz molecular en tamaño de 8 a 17 carbonos en 80 %, y en tamaño de 6 a 7 carbonos en 35 ¾, mientras que compuestos hidrocarbonados menores de 6 carbonos de tamaño pasan a través prácticamente sin reducción. En la presente, se efectuaron pruebas a fin de evaluar el efecto del gel de sílice con poros finos.
Tamiz molecular 9 El material desecador o tamiz molecular usado puede ser Zeolita (pero son posibles otras alternativas) . Es un material cristalino, altamente poroso de átomos de sílice, aluminio y oxigeno en combinación con iones sodio, potasio o calcio. El tipo usado es Nai2[ (A102) 12 (Si02) 12]27H20. El tamaño de poro es de 4 A°, y su capacidad principal es adsorber la humedad. El inconveniente principal con el tamiz molecular es que puede ser desintegrado por la acción mecánica en agua libre y que es químicamente deteriorado por los compuestos hidrocarbonados y es obstruido por aceites y los similares. Filtro fino 10 El propósito del filtro fino es cuidar las partículas generadas en o presentes en el tamiz molecular y evitarles así de seguir hasta el sistema de aire comprimido. Puede ser manufacturado por medio de varios tipos de materiales. Prácticamente, se usa un filtro de poliéster. Alternativamente, pueden usarse filtros de polipropileno, lana, y viscosa. Los filtros pueden tener una eficiencia de al menos 30 % para partículas de 0.4 µ?t? al gasto que tiene lugar en el cartucho. Es posible hacer modificaciones en el alcance de las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, el gel de sílice con poros finos 8, puede tener un efecto de colectar compuestos de carbono de 4 a 6 carbonos de tamaño también cuando se coloca después del tamiz molecular 9. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.