En realidad, la cuestión debería ser: ¿Por qué no optar por la recuperación del calor? Al fin y al cabo, un compresor de tornillo convierte en calor casi toda la energía que se le suministra.

Alrededor del 4 por ciento de esa energía permanece en el aire comprimido producido, y un 2 por ciento aproximadamente es irradiado de manera descontrolada por el compresor al ambiente.

Esto quiere decir que el 94% de la energía aplicada para producir aire comprimido queda a nuestra disposición para su aprovechamiento a través de los enfriadores, lo cual, vista la evolución del precio de la electricidad, supone un capital creciente, perfectamente salvable con los sistemas de recuperación del calor.

El calor no se necesita sólo en invierno

La recuperación del calor ahorra dinero

Es posible aprovechar hasta el 94% del calor derivado de cada compresor de tornillo. Cada litro de gas que ahorramos significa una reducción de 2,727 kg de emisión de CO2, lo cual supone una gran aportación al cuidado del medio ambiente.

Diagrama de calor de un compresor a tornillo lubricado

Es posible aprovechar hasta el 94% del calor derivado de cada compresor de tornillo. Cada litro de gas que ahorramos significa una reducción de 2,727 kg de emisión de CO2, lo cual supone una gran aportación al cuidado del medio ambiente.

Diagrama de caudal de calor en el compresor a tornillos lubricado

Casi toda la energía eléctrica consumida por un compresor se convierte en calor. En compresores de tornillo, aproximadamente el 94% de este calor se destina al sistema de refrigeración, aproximadamente el 4% permanece en el aire comprimido y aproximadamente el 2% se irradia del compresor a el entorno inmediato. Debido a que el bajo costo de la electricidad solía ser solo un pequeño parte de los costos operativos, este desperdicio no fue de gran preocupación y pocos consideraron hacer un uso práctico del calor producido por compresión. Solo desde el aumento en los costos de electricidad tiene la recuperación de calor de un compresor un factor importante en la planificación de un sistema de suministro de aire eficiente.

El principio básico radica en la transferencia del calor a un medio y luego transportarlo a donde el calor pueda ser utilizado. El calor teórico disponible de un compresor de tornillo es el 94% del consumo total de energía eléctrica. Consiste de calor disipado en el enfriador de aceite (72%), el postenfriador (13%) y calor irradiado por el motor de accionamiento (9%). Un compresor de tornillo refrigerado por aire con una salida de aire de refrigeración definida transferiría la cantidad total en el aire de refrigeración para calentar un espacio. Si se calienta agua, elegimos el enfriador de aceite como medio de transferencia de modo que es el 72% de la potencia total del equipo. Este consumo será disponible para calentamiento exclusivo del agua. Si se elige una combinación de agua caliente y calefacción de espacios entonces un máximo del 72% está disponible para calentar agua y aproximadamente el 22% para la calefacción de espacios.

Sistema de calefacción en espacios cerrados

Debido a la construcción compacta y cerrada de compresores de tornillo, no hay problema para recuperar 94% de su consumo total de energía procedente del aire de enfriamiento con un sistema de ductos y guiarlo hacia donde se necesita. Con este método, la sala de compresores e instalaciones adyacentes, como almacenes, talleres, etc. se pueden calentar, total o parcialmente.

En verano, cuando no se requiere calefacción, el calor de escape se puede dirigir al aire libre por girando una contraventana en la canalización.
El movimiento del obturador y, por tanto, el flujo de aire caliente en las instalaciones adyacentes puede ser precisamente determinado por control termostático, permitiendo una temperatura constante que se mantendrá en estos espacios.

Sistema de calefacción en espacios cerrados

Aplicaciones

• Calefacción auxiliar o principal para almacenes, talleres, etc.
• Auxiliar de secado para pulverización de pintura o lavado.
• Cortinas de aire.
• Mejora de la eficiencia de los quemadores de caldera mediante calentamiento del aire de la combustión.
• Mantener grandes espacios a temperaturas moderadas.

Ejemplo 1: Potencial ahorro de la energía utilizable del aire caliente

• Potencia motor de accionamiento al eje a la presión de 8 bar: 50,4 kW
• Eficiencia del motor de accionamiento: 0,944
• Periodo de calefacción al año: 125 días
• Período de funcionamiento en carga del compresor por día: 8 Horas
• Precio del aceite: USD 0,25 / litro
• Valor de la calefacción específica del aceite: 35,5 MJ/litro = 9,87 kWh/litro
• Relación de calor/potencia: 1 MJ= 0,278 kWh
• Eficiencia de calefacción del sistema; 0,9

1. Consumo total de Energía

2. Energía utilizable en el aire caliente kW

3. Ahorro

Ejemplo 2: Cálculo de la demanda de energía calórica

Calefacción de un edificio con 500 m² de área de superficie
• Volumen a calefaccionar: Largo x Ancho x Alto = 50m x 10m x 3m = 1.500 m3
• 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

Consumo total anual de energía

Período de calefacción por día

Energía utilizable del compresor (Potencia motor de accionamiento al eje):

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.

Sistema de calentamiento de agua potable KAESER modelo PTG

El intercambiador de calor consta de hasta 200 placas de acero inoxidable estampadas individualmente soldadas en un horno de vacío utilizando 99,9% de cobre puro. El perfil de la placa genera un caudal muy turbulento dentro de los canales para asegurar una transferencia de calor eficiente. Cada placa está colocada a 180º con respecto a la siguiente proporcionando puntos de contacto a través de la superficie de intercambio de calor. Debido a las altas temperaturas posibles (alrededor de 80° C) el sistema está encerrado en un marco de seguridad para evitar lesiones por contacto.

El intercambiador de calor de placas puede producir agua caliente aproximadamente. 70° C. Si se necesita menos consumo, o incluso nada de agua caliente, el caudal del aceite de enfriamiento del compresor es dirigido a través del enfriador de aceite estándar. El enfriamiento del compresor es constantemente asegurado cuando se requiere el agua caliente o no. El sistema se puede integrar fácilmente en cualquier planta de suministro de agua.

Sistema de calefacción de agua potable KAESER modelo PTG

Aplicaciones

• Lavanderías, duchas, baños y vestuarios
• Cocinas industriales
• Industria alimentaria
• Industrias químicas y farmacéuticas
• Procesos de limpieza industrial
• Procesos de enchapado

Sistema de calentamiento de agua potable KAESER modelo SWT

Es un intercambiador de calor de casco y tubos, con la característica constructiva que un tubo se ensambla dentro del otro para realizar la transferencia de calor de los fluidos entre ambos. Estos tubos son montados individualmente en sus extremos por los separadores de placas. El espacio entre tubos está ocupado de un inocuo medio de transferencia de calor mantenido a una presión constante por el tanque de expansión. Esta presión es supervisada continuamente por un interruptor de presión. En caso de rotura o corrosión. ya sea agua o el fluido refrigerante del compresor se mezcla con el medio de transferencia de calor y la presión aumenta, accionando el presostato, dando una alarma o apagar el compresor. El intercambiador de calor a prueba de fallos está conectado exactamente igual que el intercambiador de calor de placas y puede producir agua caliente a 70° C.

Si es necesario menos caudal o incluso nada de agua caliente, el caudal del aceite refrigerante se dirige automáticamente a través del enfriador estándar del compresor, de este modo el enfriamiento del compresor es asegurado si es requerido el consumo de agua caliente o no. El sistema Kaeser modelo SWT es especialmente adecuado para proporcionar agua caliente de calidad potable donde es fundamental que no exista peligro de agua contaminada por el aceite refrigerante.

Sistema de calefacción de agua potable KAESER modelo SWT

Aplicaciones

• Industria alimentaria
• Agua potable caliente
• Industrias química y farmacéutica
• Cocinas industriales

Ejemplo 3: Cálculo de ahorro en costos anuales utilizando el sistema de calentamiento del aceite
en compresores a tornillos lubricados

Relaciones
• Valor calorífico del aceite para calefacción: 35,5 MJ / litro = 9,861 kWh / litro
• Eficiencia de calefacción del sistema: 0,7

Datos
• Precio del aceite: USD 0,25 / litro
• Cálculo para un compresor de 18,5 kW
• Energía calorífica utilizable: 16,4 kW
• Horas de utilización: 2.000 Horas

Fórmula de ahorro en costos anuales

Ahorro en costos anuales

Ahorro en costos anuales

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Fotos fuente: KAESER Kompressoren