Sistemas de recuperación de calor

HRS (Heat Recovery System) llamado así por sus siglas en inglés. Para aplicaciones de aire y agua.

Es posible recuperar hasta el 96% de toda la energía utilizada por el compresor y utilizarlo para el proceso de calentamiento. Una instalación con la apropiada utilización de ductos del aire caliente de refrigeración puede utilizarse para diversos fines, como procesos de secado, sistemas de apertura con barreras de chorro de aire caliente, para precalentar el aire de quemadores de combustible o también para calentar ambientes y en caso de presencia de personal en ellos, debemos asegurarnos que la calidad del aire cumpla localmente con las normas de seguridad e higiene vigentes.

Gráfico LCC (Life Cycle Cost) para compresores a tornillo lubricado

Potencial Ahorro Energético con el Sistema de Recuperación de Calor
Costo de energía
Potencial Ahorro Energético con el Sistema de Optimización
Costos de mantenimiento
Costos de inversión del Sistema de Aire Comprimido
Gráfico LCC (Life Cycle Cost) para compresores a tornillo lubricado

Interior de un compresor: sistema con intercambiador de calor de placas, válvula térmica y conexión

Interior de un compresor: sistema con intercambiador de calor de placas, válvula térmica y conexión

Cuando se utilizan compresores de tornillo lubricados el 76% de la energía eléctrica utilizada es transferido al aceite refrigerante. Es simplemente aplicar esta energía para calentar agua a una temperatura de 70 ° C. Esta forma de recuperación es particularmente eficiente, desde el momento que el calor se transfiere al agua de manera efectiva, incluso a gran distancia de sala de compresores. La integración de un sistema recuperación en un compresor de tornillo lubricado consiste en la instalación de un intercambiador aguas arriba al sistema de enfriamiento, con la aplicabilidad de uso ya sea en compresores refrigerados por aire y agua.

En compresores a tornillo lubricados, el aceite refrigerante es calentado por la compresión dentro del bloque compresor y posteriormente es transferido a través de un segundo intercambiador aceite-agua al uso de la aplicación. Este dispositivo tiene un elemento termostático del tipo bypass en caso de mantenimiento es posible derivar nuevamente el calor de la compresión al circuito primario.

Sistemas de recuperación de calor HRS

Esquema de la recuperación del calor; aplicaciones para agua potable posibles solamente con intercambiadores de calor de seguridad (SWT)

Esquema de la recuperación del calor; aplicaciones para agua potable posibles solamente con intercambiadores de calor de seguridad (SWT)

Existen 2 sistemas:
• PTG: Sistema estándar para calentamiento de agua uso industrial
• SWG: Sistema seguro para calentamiento de agua potable

En ambos sistemas son confiables y no pueden ser ajustado, excepto cambiando el elemento termostático, lo que resulta eficaz y muy flexible.

La recuperación de calor aplicada a compresores libre de aceite (oil free) merece una aclaración. Como en los otros compresores, la recuperación del calor por ducterías de descarga es fácil de realizar, sin embargo, presenta algunas limitaciones. La ausencia en la compresión del aceite refrigerante como el caso de los compresores lubricados hace que la recuperación de calor sea más compleja. De hecho, esta posibilidad se limita solamente a compresores libre de aceite y refrigerados por agua. Por lo tanto, la recuperación de calor en los compresores de tornillo libre de aceite refrigerados por agua es aprovechar el sistema de agua de refrigeración.

Debemos tener en cuenta que el sistema de agua el enfriamiento del compresor libre de aceite no es posible calentarlo excesivamente, esto tendría un efecto negativo en el enfriamiento del compresor sobre la primera etapa de compresión, desmejorando significativamente la eficiencia termodinámica y resultando una ineficiencia energética.

En resumen

La adaptación de compresores libre de aceite estándar a la aplicación de recupero de calor se presenta complejo y no particularmente eficiente. Por su gama de compresores de tornillo libre de aceite, KAESER ha desarrollado un sistema recuperación de calor integrada, capaz de garantizar los mejores resultados en términos de eficiencia y recuperación de energía. El diseño y la construcción del compresor proporcionan la integración del sistema de recuperación y esto permite optimizar su eficiencia. Ofrecen una conexión diversificada entre el agua de refrigeración y el agua para calentamiento, permitiendo una clara separación entre los dos sistemas para una mejor gestión al usuario.

El sistema de recuperación de calor debe ser capaz de mejorar considerablemente la eficiencia de un sistema de aire comprimido al utilizarlo en los procesos productivos.

También la recuperación del calor permite proteger el medio ambiente, evitando la emisión de gases de efecto invernadero. La inversión está determinada por las condiciones de sitio, la aplicación de uso y el modelo a utilizar.

Ejemplo de Aplicación: Calentamiento agua caldera de 45°C a 70°C

calefacción

agua caliente para uso sanitario

piscina calefaccionada

• Potencia Nominal motor compresor a tornillo lubricado: 75 kW
• Horas de operación compresor: 8.500 Hs.
• Max. eficiencia de calefacción disponible de calentamiento de 45°C a 70°C con intercambiador aceite-agua externo: 0,86
• Poder térmico por m³ de gas: 10,2 kW-h/m³
• Grado de rendimiento de calefacción por gas: 1,05
• Cargo Fijo mensual: USD 96,23
• Precio por m³ de gas: 0,0015 USD/m³
• Sistema de recuperación a utilizar a utilizar: PTG (para agua uso industrial)
Ahorro de costos. Máximo rendimiento térmico disponible: 75 kW *0,86 = 64,5 kW
Ahorro anual. Cargo Variable + Cargo Fijo

La fórmula:

Ejemplo:

Ejemplo de Demanda de Energía Calórica para una superficie estandar

• Calefacción de un edificio con 500 m² de área de superficie
• Consumo anual de energía: 100 kW-h / (m² por año)
• Temporada de calefacción: 125 días
• Período de carga del módulo de compresión: 8 horas / día

Ejemplo (consumo total anual de energía):

Período de calefacción por día:

Energía utilizable del compresor:

Energía utilizable para calefacción por día:

Esto significa que los requerimientos anuales de calefacción de un edificio de 500 m² pueden cubrir mediante el calor recuperado de un compresor de tornillo.
Esto depende del funcionamiento del compresor durante un tiempo determinado y se debe considerar una reserva energética.

Fotos fuente: KAESER Kompressoren

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