Recuperación de calor del compresor: hasta el 84 % de la electricidad es reutilizable
Un compresor de tornillo convierte la electricidad en aire comprimido… y en calor. Ese calor representa del 80 al 93 % de la energía consumida, y del 50 al 90 % de ese calor puede recuperarse para calentar un edificio o un proceso. Método y cálculo.
El compresor es, ante todo, un convertidor en calor
A plena carga, un compresor de tornillo lubricado de 75 kW absorbe del orden de 75 kWh de electricidad por hora, en realidad algo más: 75 kW es la potencia nominal del motor, y a ella se suman sus pérdidas. De esa energía, prácticamente la totalidad acaba en calor: el calor de compresión pasa a los refrigeradores de aceite y de aire, y el aire comprimido sale enfriado. Es un hecho termodinámico, no un defecto de la máquina.
En un compresor refrigerado por aire, ese calor se evacua a la atmósfera a través de los radiadores. En uno refrigerado por agua, pasa al circuito de refrigeración. En ambos casos, sin un dispositivo de recuperación, es una pérdida pura.
La buena noticia: según el Sourcebook del Departamento de Energía de EE. UU., el calor disponible representa del 80 al 93 % de la electricidad absorbida, y un recuperador bien diseñado recupera del 50 al 90 %, es decir, del 40 al 84 % de la electricidad absorbida, a un nivel de temperatura aprovechable (típicamente de 55 a 90 °C a la salida del recuperador). Es una de las mayores fuentes de eficiencia energética de la industria, y sigue en gran parte desaprovechada.
Si tiene un compresor de más de 30 kW que funciona más de 4.000 h/año y una necesidad de calor cercana (agua caliente sanitaria, calefacción del taller, precalentamiento de proceso), la recuperación de calor merece casi siempre un estudio.
Dónde está disponible el calor, y a qué temperatura
El calor de un compresor de tornillo lubricado se recupera en tres puntos, a niveles de temperatura diferentes. Comprenderlos permite elegir la estrategia de recuperación adecuada.
| Aceite de lubricación (refrigerador de aceite) | De 70 a 90 °C: la fuente más caliente y más densa |
|---|---|
| Aire comprimido (refrigerador final de aire) | De 30 a 50 °C: aprovechable solo para precalentar ACS |
| Aire ambiente de la carrocería (ventilación) | De 10 a 20 °C por encima del ambiente: calefacción directa del taller |
| Energía recuperable total (tornillo lubricado) | Del 40 al 84 % de la electricidad absorbida (del 80 al 93 % se convierte en calor, del que es recuperable del 50 al 90 %) |
| Energía recuperable total (tornillo sin aceite) | Según la refrigeración (aire o agua): consulte el balance térmico del fabricante |
La fuente principal es el aceite: es el que transporta la mayor parte del calor del proceso de compresión. Un intercambiador se monta en este circuito, de fábrica o a posteriori.
Tres tecnologías, tres usos
- Aire-aire (reinyección del aire de la carrocería hacia el taller): la más sencilla y la más barata de las tres. En invierno, una compuerta motorizada desvía el aire de refrigeración hacia el taller. Ideal para calentar un local sin calefacción o compensar una pérdida térmica.
- Aire-agua (intercambiador en el circuito de aceite): para producir agua caliente entre 60 y 80 °C, agua caliente sanitaria, suelo radiante, precalentamiento de proceso. La más versátil, y la más habitual en las máquinas de gran potencia.
- Agua-agua (compresor refrigerado por agua): integración directa en una red de agua industrial. La más cara de las tres de instalar, reservada a las plantas cuya necesidad de agua caliente es permanente.
Con un taller que calentar y un compresor > 30 kW, la solución aire-agua en el circuito de aceite suele ser el mejor equilibrio entre inversión y versatilidad: sirve tanto para la calefacción como para el agua caliente.
Cálculo concreto sobre un compresor de tornillo de 75 kW
Tomemos un compresor de 75 kW que funciona 4.500 h/año con una carga media del 65 %. El cálculo de la energía recuperable y del ahorro en calefacción se deduce directamente.
| Energía eléctrica absorbida anual | 75 × 4.500 × 0,65 = 219.375 kWh |
|---|---|
| Energía térmica recuperable (80 %, hipótesis del cálculo tipo del DOE) | 175.500 kWh |
| Energía realmente aprovechada (tasa de utilización del 60 %) | 105.300 kWh |
| Gas no quemado (caldera al 92 % sobre PCI) | 105.300 ÷ 0,92 = 114.457 kWh PCI, es decir, ≈ 127.000 kWh PCS |
| A valorar a su tarifa | ≈ 127.000 kWh PCS de gas al año, la unidad habitual de las facturas de gas, que debe multiplicar por su precio del kWh |
La tasa de utilización es el parámetro crítico. Si la necesidad de calor es estacional (solo calefacción del taller, de octubre a abril), cuente con un 50 % como máximo. Si la necesidad es permanente (ACS de proceso), se puede subir al 80-90 %.
Las tres trampas que hay que evitar
- Subdimensionar el intercambiador: un dimensionamiento demasiado justo limita la recuperación a los picos. Es mejor prever un margen del 10-15 % sobre el caudal nominal.
- Olvidar la regulación termostática: sin bypass, en verano el compresor puede sobrecalentarse si la red de calefacción no pide calor. Prevea siempre un bypass automático o un disipador de emergencia.
- Ignorar la calidad del agua: en plantas con agua dura o agresiva, el intercambiador se incrusta o se corroe en 2-3 años. Prevea un descalcificador o un intercambiador de acero inoxidable desde el diseño.
Pida siempre a su instalador el balance térmico con hipótesis cuantificadas (horas de funcionamiento, carga media, tasa de utilización). Una propuesta comercial sin balance es una ganancia imaginaria.
El argumento del carbono, a menudo olvidado
Más allá del ahorro de energía, la recuperación de calor produce una reducción directa de las emisiones de CO₂. En el caso calculado más arriba: 114.457 kWh PCI de gas no quemado, con el factor de la Base Carbone de la ADEME, la agencia francesa de transición ecológica (gas natural, mix medio 2022: 0,239 kg CO₂eq por kWh PCI), representan unas 27 toneladas de CO₂eq evitadas al año.
Para una planta certificada ISO 14001 o candidata a los CEE (Certificats d'Économies d'Énergie, los certificados franceses de ahorro energético), este ahorro alimenta directamente los objetivos de RSC.
Los CEE financian una parte de la inversión en recuperación de calor en compresores, que depende del precio del MWh cumac (acumulado y actualizado) negociado y del presupuesto. Pida a su instalador el cálculo de la ficha IND-UT-103 («Système de récupération de chaleur sur un compresseur d'air», sistema de recuperación de calor en un compresor de aire): cambia el cálculo.
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