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Sistemas de Recuperación

Existen dos enfoques principales para recuperar el calor de compresores: recuperación de aire caliente y recuperación mediante agua.

Recuperación por Aire​

Principio​

El aire de enfriamiento del compresor se dirige a espacios que requieren calefacción:

    SALA DE COMPRESORES              ÁREA A CALENTAR
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│ │ │ │
│ ┌───────────┐ │ Ducto │ │
│ │Compresor │══════════════════════► │
│ │ │ │ aislado │ Aire │
│ └───────────┘ │ │ caliente │
│ │ │ 50-60°C │
│ Aire 20°C ←───────────────────────────────────│
│ (retorno) │ │ │
│ │ │ │
└─────────────────┘ └─────────────────┘

Componentes​

Sistema de ductos:

┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ Damper Damper Ventilador Compressor │
│ exterior interior centrífugo │
│ │ │ │ │ │
│ ▼ ▼ ▼ ▼ │
│ ═══════════════════════════════════════════════ │
│ ↑ ↑ ↑ ↑ │
│ Exterior Interior Impulso Aire caliente │
│(verano) (invierno) forzado del compresor │
│ │
└────────────────────────────────────────────────────┘
ComponenteFunción
Campana captadoraCaptura aire caliente del compresor
DuctosTransportan el aire
DampersDirigen el flujo
Ventilador boosterVence resistencia de ductos largos
FiltroLimpia aire de retorno
TermostatoControl automático

Cálculo de Capacidad​

Calor disponible (BTU/h):

Q=V˙×ρ×Cp×ΔT×60Q = \dot{V} \times \rho \times C_p \times \Delta T \times 60

Donde:

  • V˙\dot{V} = Flujo de aire (CFM)
  • ρ\rho = Densidad (0.075 lb/ft³)
  • CpC_p = Calor específico (0.24 BTU/lb·°F)
  • ΔT\Delta T = Elevación de temperatura (°F)

Ejemplo (compresor 100 HP):

  • V˙=3,000\dot{V} = 3{,}000 CFM (ventilador del compresor)
  • ΔT=40°F\Delta T = 40°F (de 70°F a 110°F)
Q=3,000×0.075×0.24×40×60=129,600 BTU/h≈38 kW teˊrmicosQ = 3{,}000 \times 0.075 \times 0.24 \times 40 \times 60 = 129{,}600 \text{ BTU/h} \approx 38 \text{ kW térmicos}

Dimensionamiento de Ductos​

CFMDiámetro DuctoVelocidad
1,00012"1,300 fpm
2,00016"1,400 fpm
3,00020"1,400 fpm
5,00024"1,600 fpm

Regla: Mantener velocidad entre 1,000-2,000 fpm para bajo ruido.

Recuperación por Agua​

Sistema Básico​

┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SISTEMA AGUA CALIENTE │
│ │
│ Aceite ┌──────────────┐ Agua │
│ 90°C ═══════│Intercambiador│═══════► 55°C │
│ │ de placas │ │
│ 50°C ◄══════│ │◄═══════ 15°C │
│ └──────┬───────┘ (entrada) │
│ │ │
│ │ Control │
│ │ │
│ ┌──────┴───────┐ │
│ │ Válvula │ │
│ │ 3 vías │ │
│ └──────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘

Tipos de Intercambiadores​

TipoVentajasDesventajas
PlacasCompacto, eficiente, limpiableCosto medio
Carcasa y tubosRobusto, económicoGrande, menos eficiente
Doble tuboSimple, bajo costoBaja capacidad

Intercambiador de Placas​

       Aceite caliente entrada
│
┌─────────▼─────────┐
│ ║ ║ ║ ║ ║ │
│ ║ ║ ║ ║ ║ │◄── Placas corrugadas
│ ║ ║ ║ ║ ║ │
│ ║ ║ ║ ║ ║ │
└─────────┬─────────┘
│
Aceite frío salida

Agua fría ──────────────► Agua caliente

Especificaciones típicas:

ParámetroValor
Approach temperatura5-10°C
Caída de presión aceite0.5-2 bar
Caída de presión agua0.3-1 bar
Factor de ensuciamiento0.0001-0.0002

Control del Sistema​

                    Termostato
│
▼
┌──────────────────────────────────────┐
│ │
│ Aceite ══════╗ │
│ caliente ║ │
│ ║ │
│ ┌───╨───┐ │
│ │ Válv. │ │
│ │ 3-vías│ │
│ └───┬───┘ │
│ │ │
│ ┌──────────┼──────────┐ │
│ │ │ │ │
│ ▼ ▼ ▼ │
│ Bypass Intercamb. Mezcla │
│ (si agua (demanda (control │
│ muy fría) de calor) proporcional)│
│ │
└──────────────────────────────────────┘

Aplicaciones Específicas​

Precalentamiento de Caldera​

                     Caldera
│
Agua de ────────────┤
alimentación │
15°C │
│
┌───────────────────┴───────────────────┐
│ │
│ Con recuperación: │
│ │
│ Agua 15°C ──► Intercambiador ──► 60°C ──► Caldera
│ ▲ │
│ │ │
│ Aceite del Ahorro:
│ compresor 40-60%
│ combustible
│ precalentamiento
└────────────────────────────────────────────┘

Agua Caliente Sanitaria​

    ┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ Agua fría Intercambiador Tanque │
│ municipal ──► (HX) ──► almacenamiento │
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
│ │ Aceite del │ │
│ │ compresor │ │
│ │ ▼ │
│ │ Agua caliente │
│ │ para uso │
│ │ (duchas, lavado) │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ └────── Recirculación ◄────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

Calefacción por Piso Radiante​

    Intercambiador ──► Bomba ──► Colector ──► Serpentines
│ │ en piso
│ │ │
│ │ │
Aceite del Control Confort
compresor por zona 40-45°C

Comparación​

AspectoRecuperación AireRecuperación Agua
Costo inicialBajoMedio-Alto
InstalaciónSimpleCompleja
Distancia transporteLimitada (30-50m)Larga (100m+)
Temperatura40-60°C55-70°C
AlmacenamientoNoSí (tanque)
Uso en veranoDifícilPosible (agua caliente)
MantenimientoMínimoMedio
Eficiencia70-85%80-95%

Ejemplo de Proyecto​

Datos del Sistema​

ParámetroValor
Compresor150 HP (112 kW)
Operación6,000 h/año
Calor recuperable80% = 90 kW
Combustible actualGas natural
Costo gas$12/MMBTU
Eficiencia caldera85%

Cálculo de Ahorro​

Energía térmica anual:
Q = 90 kW × 6,000 h = 540,000 kWh/año
= 1,843 MMBTU/año

Costo equivalente del gas:
= 1,843 MMBTU × $12 / 0.85
= $26,014/año

Inversión (sistema agua):
= $25,000

Payback simple:
= $25,000 / $26,014
= 0.96 años ≈ 12 meses
Evaluación Previa

Antes de invertir, verifique:

  1. Coincidencia entre disponibilidad de calor y demanda
  2. Distancia entre compresor y punto de uso
  3. Requerimientos de temperatura del proceso
  4. Operación en verano (si aplica)