Ahorro de energía gracias a la recuperación del calor

A la vista del encarecimiento continuo de todas las formas de energía, queda claro que el ahorro energético no es ya solo una cuestión ecológica, sino también un factor económico importantísimo. En este sentido, los fabricantes de compresores ofrecen distintas posibilidades, como por ejemplo sistemas para la recuperación del calor que generan los compresores de tornillo.

1. Los compresores generan calor

Es un hecho que el 100% de la energía consumida por un compresor se convierte en calor. El aire se carga en el compresor de un potencial energético a través de la compresión (figura 1). Esa energía es aprovechable por la expansión a presión atmosférica, enfriamiento y derivación del calor al ambiente.

Diagrama de flujo del calor

Figura 1: Diagrama de flujo del calor

2. Posibilidades de la recuperación del calor

Los usuarios que deseen una producción de aire comprimido aún más económica pueden elegir una de las variantes siguientes para la recuperación
del calor:

a) Calefacción por aire caliente

La opción más sencilla consiste en aprovechar directamente el aire caliente que sale del sistema de refrigeración del compresor para calefacción, y es factible tanto en máquinas refrigeradas por aire como por fluido. El calor derivado se conduce por un sistema de canales hasta las estancias que se quiera dotar de calefacción. Naturalmente, este aire caliente puede utilizarse también para otros fines, como por ejemplo para procesos de secado, cortinas de calefacción en entradas abiertas de edificios o para precalentar aire de combustión. Si no se necesita el calor, una escotilla manual o automática desviará la trayectoria del aire caliente hacia el exterior. Un cierre regulado termostáticamente permite dosificar el aire caliente de manera exacta para que la temperatura deseada se mantenga constante. Con esta variante se aprovecha el 96% de la potencia eléctrica consumida por el compresor de tornillo. Además, merece la pena incluso en el caso de compresores pequeños, ya que un compresor de 7,5 kW produce durante su funcionamiento calor suficiente como para calentar una casa unifamiliar.

b) Calefacción por agua

Instalando un intercambiador de calor en el circuito de fluido, tanto en compresores de tornillo refrigerados por aire como por agua, es posible producir agua caliente para fines diversos. Lo ideal es instalar un intercambiador de calor de placas o uno de seguridad – dependiendo de si el agua caliente va a utilizarse para circuitos de calefacción, duchas del personal o procesos de limpieza de la producción. Estos intercambiadores permiten calentar el agua hasta una temperatura máxima de 70°C. El resto de aplicaciones de esta variante de recuperación del calor se amortizan con compresores a partir de 7,5 kW en un plazo de dos años. Para ello, sin embargo, la planificación del sistema debe ser correcta.

3. Aspectos de seguridad

Normalmente, el sistema primario de refrigeración del compresor no deberá usarse al mismo tiempo como sistema de recuperación de calor, ya que si se produce una avería en el sistema de recuperación del calor la refrigeración del compresor también dejaría de funcionar, y esto supondría la parada de todo el sistema. Por eso es recomendable instalar siempre intercambiadores de calor adicionales en el compresor para la recuperación del calor. De este modo, el compresor podrá seguir funcionando con seguridad en caso de una avería: Si el intercambiador de calor del sistema de recuperación del calor dejara de funcionar, el compresor puede pasar a utilizar el sistema de refrigeración primario por aire o agua. Esto garantiza la seguridad en la producción de aire comprimido (figuras 2 y 3).

Conexión de compresores a un sistema de recuperación del calor acorde a las normas

Figura 2: Conexión de compresores a un sistema de recuperación del calor acorde a las normas

Esquema recuperación de calor

Figura 3: Esquema recuperación de calor

4. Hasta un 96% de calor aprovechable

La mayor parte de la energía consumida por el compresor y aprovechable en forma de calor, el 76% pasa al medio refrigerante en los compresores con inyección de aceite, un 15% se transmite al aire comprimido y hasta un 5% son las pérdidas de calor del motor eléctrico. En el caso de motores encapsulados refrigerados por aceite es posible recuperar incluso el calor de estas pérdidas por medio de una refrigeración adecuada.

Hasta un 96% de la energía que consume el compresor puede recuperarse, por tanto, en forma de calor. Solamente el 2% de la energía se pierde por irradiación al exterior, y un 2% permanece en el aire comprimido (figura 1).

5. Resultado

La recuperación del calor es una opción atractiva y ecológica para mejorar el rendimiento energético de un sistema de aire comprimido y contribuir a la protección del medio ambiente. El gasto que supone es relativamente pequeño. El alcance de la inversión depende de las condiciones del lugar donde se instale, del campo de aplicación y del sistema de recuperación del calor que se elija (figura 4).

Gráfico de recuperación del calor

Figura 4: La recuperación de calor permite ahorrar una gran cantidad de energía

Fotos fuente Kaeser Kompressoren

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