Ajustar el control de la sala seca en solo 2 °C en el punto de rocío/escarcha podría ahorrar a los fabricantes de baterías hasta un 30 % de energía

Antti Viitanen, responsable de la línea de productos de Vaisala

Antti Viitanen, gerente de línea de productos de Vaisala, explica por qué unos sensores de punto de rocío precisos y estables pueden generar importantes ahorros de energía en la medición y gestión de la deshumidificación durante la fabricación de baterías.

Mantener las condiciones de punto de rocío a -40 °C o menos exige una cantidad considerable de energía para la deshumidificación continua durante la fabricación de baterías. Este requisito es una consecuencia inevitable de las químicas de las baterías y resulta imprescindible para mantener la seguridad de las condiciones del proceso, pero Mona cree que existe una vía para reducir el consumo energético que a menudo se pasa por alto: la precisión del sensor de punto de rocío que controla la deshumidificación.

Las salas secas de la fabricación de baterías se encuentran entre los entornos industriales que más energía consumen. Mantener las condiciones de punto de rocío a -40 °C o menos exige una cantidad considerable de energía para la deshumidificación continua. Este requisito es una consecuencia inevitable de las químicas de las baterías y resulta imprescindible para mantener la seguridad de las condiciones del proceso, pero existe una vía para reducir el consumo energético que a menudo se pasa por alto: la precisión del sensor de punto de rocío que controla la deshumidificación.

Si los sensores de punto de rocío tienden a desviarse y solo reciben mantenimiento una vez al año, los controles de deshumidificación tendrán que utilizar un valor de consigna conservador para compensar dicha incertidumbre de medición. El resultado es que una sala seca suele funcionar varios grados de punto de rocío por debajo de lo necesario. Unos 2 °C adicionales de deshumidificación pueden suponer aproximadamente un 30 % más de consumo energético del necesario. La buena noticia es que esos mismos 2 grados de secado excesivo pueden recuperarse mediante una medición del punto de rocío precisa y estable, lo que se traduce directamente en un ahorro energético del 30 %, sin modificar las condiciones objetivo de la sala seca ni la calidad del producto.

Por qué 2 °C tienen un efecto tan desproporcionado

La relación entre el punto de rocío objetivo y la energía de deshumidificación no es lineal. A medida que desciende el punto de rocío objetivo, la energía necesaria para eliminar la humedad del aire aumenta exponencialmente. A un punto de rocío de -40 °C, incluso pequeñas desviaciones tienen consecuencias energéticas desproporcionadas. Mover el punto de funcionamiento práctico solo 2 °C, de -42 °C a -40 °C, reduce significativamente la carga térmica de reactivación del deshumidificador, lo suficiente como para generar ahorros. En valores de consigna inferiores, como -45 °C o -50 °C, los ahorros derivados de un control más preciso son aún mayores.

Por eso, el sensor de punto de rocío debe ocupar una posición central en el circuito de control de la deshumidificación. Si el sensor indica un valor 2 °C más húmedo que la realidad, el deshumidificador trabaja más de lo necesario. Si el sensor indica un valor 2 °C más seco que la realidad, el operador corre el riesgo de trabajar fuera de especificaciones. En ambos casos, una medición imprecisa supone un posible coste en términos de energía, rendimiento, calidad del producto y seguridad del proceso.

Cómo los sensores precisos reducen la diferencia

La tecnología DRYCAP® de Vaisala aborda la desviación del sensor mediante dos mecanismos integrados. El primero es una función de autocalibración que aplica calor al sensor periódicamente y utiliza la curva de enfriamiento resultante para aplicar una corrección, restableciendo automáticamente la línea base del sensor antes de que pueda acumularse una desviación significativa. El segundo es una función de purga del sensor que evapora los contaminantes químicos antes de que puedan alterar la medición. En conjunto, estas funciones proporcionan una estabilidad de medición que permite ampliar a dos años los intervalos de calibración estándar en aplicaciones limpias. Este nivel de fiabilidad reduce significativamente la incertidumbre que obliga a los diseñadores a añadir un margen de seguridad a sus valores de consigna.

La ubicación del sensor también contribuye a ello. Los sistemas de control que dependen principalmente de una sonda de punto de rocío que mide el aire de retorno de la sala seca, en lugar del aire de impulsión del deshumidificador, proporcionan la representación más directa y estable de las condiciones reales de la sala. La medición del aire de retorno tiene en cuenta la carga de humedad real dentro de la sala, incluso cuando varían las contribuciones de las personas y del proceso, y proporciona al circuito de control del deshumidificador la señal más útil. Con un sensor estable, calibrado y correctamente ubicado en el conducto de aire de retorno, el deshumidificador puede ajustarse para adaptarse a la necesidad real de secado, en lugar de a una suposición basada en el peor caso.

La precisión como estrategia energética

El coste energético del funcionamiento de las salas secas para baterías no disminuirá a medida que la industria crezca. Las gigafábricas funcionan continuamente con múltiples deshumidificadores grandes, las 24 horas del día. El efecto acumulativo de un secado excesivo en todo ese parque instalado es considerable. Una reducción del 30 % en la energía de deshumidificación de una planta de producción completa representa una cifra significativa tanto en términos de costes operativos como de CO2. Para lograrla no es necesario introducir nuevas especificaciones de proceso ni modificar la química de las baterías. Es posible conseguirla mediante sensores precisos, estables y correctamente mantenidos. Para los fabricantes que no hayan revisado recientemente su programa de calibración de sensores, o que no estén seguros de si sus valores de consigna actuales incluyen un margen de seguridad innecesario, ese es el punto de partida.

La medición precisa del punto de rocío no se refiere únicamente al control de calidad. En la sala seca, es una de las vías más directas disponibles para mejorar la eficiencia energética.