Recuperación del calor en una instalación de aire comprimido

Un compresor de aire se instala para suministrar energía en forma de aire comprimido a determinados tipos de sistemas de producción. Cuando se comprime aire en el compresor, también se crea energía en forma de calor. Esta energía es igual que la energía suministrada al motor del compresor. En el aire comprimido permanece una pequeña cantidad de la energía térmica. Esto es apreciable, ya que el aire que sale tiene una temperatura ligeramente superior a la del aire ambiente que aspira el compresor. Una pequeña parte del calor se transfiere a los alrededores del compresor en forma de calor radiante. El resto, aproximadamente el 90% de la energía suministrada, es energía térmica que, en la mayoría de los casos, se puede extraer del compresor y mejorar así considerablemente el presupuesto de producción de aire comprimido.

En principio, el 100% de la energía suministrada al motor del compresor se recupera en forma de calor.

El calor de un compresor refrigerado por aire se recupera en forma de aire caliente para calefacción de espacios.

Un compresor refrigerado por agua aporta principalmente agua caliente, que se puede usar directa o indirectamente como agua de proceso o agua del grifo. La energía térmica del agua de refrigeración se puede convertir en aire caliente para calefacción de espacios en un Aerotemper (control de temperatura).

Adaptar el compresor para recuperación de calor es relativamente fácil y, en muchos casos, se amortiza en poco tiempo.

Los compresores de tornillo con inyección de aceite que analizamos aquí están equipados con dos intercambiadores de calor, donde se enfría la energía térmica producida. Un intercambiador de calor que enfría el aire comprimido caliente suministrado debe enfriar aproximadamente el 10% de la energía consumida. Un intercambiador de calor para el refrigerante que circula en el compresor de tornillo, en el que se enfriará aproximadamente el 80% de la energía térmica restante. El refrigerante que se usará como medio de calentamiento puede ser aire o agua.

Esta opción puede ser interesante si existe la posibilidad de precalentar el agua de retorno de un sistema de calefacción o calentar el agua de proceso.

Un intercambiador de calor refrigerante/agua se conecta al compresor refrigerado por aire en serie con el intercambiador de calor refrigerante/aire normal, que en este caso actúa como refrigerador de reserva o residual. La refrigeración tiene lugar principalmente en el refrigerante/agua del intercambiador de calor, donde el agua puede alcanzar temperaturas de hasta 70°C.

Aproximadamente el 80% de la energía que se añade al compresor se puede transferir al agua a medida que sube la temperatura, pudiendo  recuperarse así con este método.

En invierno, el aire caliente que sale del compresor se envía a la cámara contigua a través de un conducto. El aire retorna desde esta cámara a la sala de compresores a través de una rejilla. En verano, el aire de refrigeración se aspira del exterior a través de una rejilla y vuelve a salir por el conducto, que se cierra a continuación para recuperar el calor en una sala contigua.

En los sistemas conjuntos de recuperación de calor de dos compresores, se monta una válvula en cada unidad que se interbloquea con el motor del compresor. De esta forma, se evita que el aire caliente retorne a un compresor parado.

*En el caso de un aumento de temperatura de +8°C del aire de ventilación, el ventilador se debe controlar por termostato para la temperatura de la sala de compresores.

**Corresponde a una velocidad de aire a través de la entrada de aprox. 4 m/s.

*Caída de presión máxima admisible en el conducto de salida del compresor: 30 Pa. Si existe riesgo de una caída de presión importante, se debe instalar un ventilador.

**Corresponde a una velocidad del aire de aproximadamente 3 m/s. El aumento de temperatura del aire de refrigeración en la conexión del conducto del compresor es de aproximadamente 20°C. La tabla se refiere a las series de compresores de tornillo PUSKA y se puede usar para realizar cálculos aproximados de otros modelos de compresores de tornillo con un diseño similar.

Calentamiento de agua: Potencia en kW x 860 / Caudal de agua l/h = Aumento de temperatura en °C

Calentamiento de aire: Potencia en kW / 1,25 x caudal de aire en m³/seg = Aumento de temperatura en °C

Energía necesaria para calentar un taller con aislamiento normal: alrededor de 1 kW/día/m³ (volumen de aire en el recinto). Contenido calorífico del gasóleo a nivel normal de eficiencia en el calentador de aire: aprox. 8 kW/l de gasóleo.