Sistemas de Enfriamiento por Agua en Compresores de Aire Industriales

En los compresores de aire industriales, alrededor del 90% del trabajo mecánico realizado durante el proceso de compresión se transforma en energía térmica y aumenta la temperatura del aire presurizado. Una cierta cantidad de agua entra en el sistema durante la presurización, en función de la temperatura y la humedad del aire ambiente que entra en el sistema. Con el fin de evitar que el aire comprimido en el compresor se condense durante el servicio y dañe los equipos del cliente, el aire comprimido debe enfriarse y el condensado formado debe descargarse antes del servicio. Un caudal de aire másico elevado por unidad de energía consumida indica una alta eficiencia energética en los compresores de aire industriales. El sistema de enfriamiento juega un papel directo en la eficiencia energética del compresor. Por este motivo, se han desarrollado sistemas de enfriamiento con diferentes métodos específicos para las condiciones de funcionamiento del compresor. Aparte de desempeñar la función de enfriamiento necesaria para el compresor, los sistemas enfriados por agua se consideran una alternativa adecuada cuando se pretende recuperar la energía calorífica generada.

Los compresores enfriados por agua utilizados en compresores de aire industriales pueden examinarse en la práctica bajo 3 epígrafes;

• Sistemas abiertos que no requieren ciclo de agua

• Sistemas abiertos que requieren ciclo de agua

• Sistemas cerrados que requieren ciclo de agua

Sistemas Abiertos que No Requieren Ciclo de Agua

En los sistemas abiertos que no requieren ciclo de agua, el enfriamiento se proporciona mediante una conexión de fuente de agua externa. El agua de la red municipal, un lago o cualquier fuente de agua dulce o salada puede utilizarse como agua de enfriamiento El agua de enfriamiento que se utiliza durante el enfriamiento sale del sistema como agua residual a la salida del compresor. Para controlar la temperatura del aire, en estos sistemas se utilizan termostatos y equipos similares. Los sistemas abiertos ofrecen ventajas con un bajo coste en términos de instalación. La pureza del agua de origen utilizada como agua de enfriamiento en los sistemas abiertos es una de las cuestiones más importantes a considerar. Considerando la pureza del agua de origen, la selección de elementos y materiales de filtración adecuados a las condiciones de funcionamiento evita obstrucciones que afecten negativamente al rendimiento del enfriamiento y el paso de sustancias que puedan dañar los equipos de la línea de enfriamiento. Aparte de la selección del filtro, es importante que éste sea fácil de mantener y pueda sustituirse y limpiarse en determinados períodos.

 Sistemas Abiertos que Requieren Ciclo de Agua

En los sistemas abiertos que requieren ciclo de agua en compresores enfriados por agua, el agua de enfriamiento enfría el aire comprimido en el compresor circulando en el sistema. El agua de enfriamiento que se utiliza durante el enfriamiento toma calor durante el proceso y debe ceder calor para poder ser reutilizada como agua de enfriamiento en el sistema. En este sistema, el agua de enfriamiento que recibe calor durante el proceso de enfriamiento se dirige a un circuito externo de la torre de agua mediante una bomba y cede calor en la torre de agua y se reduce a aproximadamente 2°C por debajo de la temperatura ambiente y se vuelve a dirigir al sistema como agua de enfriamiento. Puesto que la cantidad de agua disminuirá con el tiempo durante la evaporación del calor en la torre de agua, el sistema se alimenta de una fuente de agua externa. Uno de los inconvenientes de este sistema es la contaminación del agua de enfriamiento que se utiliza con el tiempo en función de la calidad del aire ambiente. El drenaje del agua de la torre de agua es una de las cuestiones importantes a considerar para evitar la posibilidad de congelación del agua de enfriamiento cuando el compresor no funciona en condiciones climáticas frías.

Sistemas Cerrados que Requieren Ciclo de Agua

Los sistemas cerrados que requieren ciclo de agua incorporan un equipo intercambiador de calor externo con el fin de enfriar el agua de enfriamiento que se calienta durante el proceso de enfriamiento mientras se redirige al sistema. Los intercambiadores de calor utilizados se prefieren enfriados por aire y por agua en la aplicación práctica. El agua de enfriamiento, que toma calor durante el enfriamiento del aire comprimido, cuya temperatura aumenta tras la presurización, se enfría a 5°C por encima del fluido de enfriamiento en un equipo intercambiador de calor externo antes de ser redirigida al sistema para el ciclo. En la aplicación de enfriamiento del agua de enfriamiento en un intercambiador de calor externo enfriado por líquido, se suelen utilizar intercambiadores de calor de placas. Considerando las características del líquido enfriador utilizado en esta aplicación, se deben seleccionar materiales con alta resistencia a la corrosión. En ambientes donde la disponibilidad de agua externa es limitada, el enfriamiento se proporciona mediante transferencia de calor forzada por medio de un ventilador. En aplicaciones donde el agua de enfriamiento se enfría con aire ambiente, se añade glicol al agua de enfriamiento contra la posibilidad de congelación del agua en condiciones climáticas frías. En esta aplicación, las propiedades termofísicas que cambian con el glicol añadido se toman en consideración al dimensionar el intercambiador de calor. Los sistemas cerrados que requieren un ciclo de agua tienen la ventaja de ofrecer largos periodos de servicio y bajos costes de mantenimiento.

La gama de productos Hertz Kompressoren comprende opciones para sistemas alternativos enfriados por agua. En caso de que se disponga del equipo necesario para los sistemas enfriados por agua, los intercambiadores de calor de placas y tubos diseñados específicamente para el modelo de compresor proporcionan un ahorro en los costes de funcionamiento al ofrecer una alta eficiencia energética con una pérdida de presión mínima.