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Refrigeración: compresores refrigerados por agua frente a los refrigerados por aire

Dimensioning Compressor Installations Compressed Air Wiki Compressors

Al igual que sucede con los ordenadores, hay varias maneras de enfriar un compresor. La primera decisión que hay que tomar es elegir entre un compresor refrigerado por aire o uno refrigerado por agua. Si escoge este el último, debe saber que hay tres métodos diferentes de refrigeración por agua. Echemos un vistazo a estas opciones de refrigeración y veamos cuál debe elegir para su sistema de aire comprimido.

Los diferentes métodos para refrigerar por agua una instalación de compresores

refrigeración de una instalación de compresores

Cuanto más aire comprimido se enfríe en el interior del refrigerador intermedio y el refrigerador posterior de un compresor, mayor eficiencia energética tendrá el compresor y más vapor de agua se condensará. Una instalación de compresores refrigerada por agua exige poco al sistema de ventilación de la sala de compresores, ya que el agua de refrigeración contiene, en forma de calor, aproximadamente el 90 % de la energía captada por el motor eléctrico. Los sistemas refrigerados por agua para compresores pueden basarse en uno de los tres principios fundamentales:

  • Sistemas abiertos sin circulación de agua (conectados a un suministro de agua externo) 
  • Sistemas abiertos con circulación de agua (torre de refrigeración) 
  • Sistemas cerrados con circulación de agua (que incluyen un intercambiador de calor externo o radiador)

Sistema abierto sin circulación de agua

En un sistema abierto sin circulación de agua, el agua se suministra mediante una fuente externa: red municipal de aguas, lago, manantial o pozo. Después de pasar por el compresor, esta agua se vierte como agua residual. El sistema debe estar controlado por un termostato para mantener la temperatura del aire deseada, así como para regular el consumo de agua.

Por lo general, un sistema abierto es fácil y barato de instalar, pero su funcionamiento es costoso, especialmente si el agua de refrigeración se toma de la red municipal de aguas. El agua de un lago o de un manantial suele ser gratuita, pero se debe filtrar y purificar para limitar el riesgo de obstrucción del sistema de refrigeración. Además, el agua que es rica en cal puede hacer que se formen depósitos calcáreos dentro de los refrigeradores, lo que provoca el deterioro gradual de la refrigeración. Lo mismo se aplica al agua salada, que sin embargo se puede utilizar si el sistema está bien diseñado y dimensionado en consecuencia.

Sistema abierto con circulación de agua

En un sistema abierto con circulación de agua, el agua de refrigeración del compresor se vuelve a enfriar en una torre de refrigeración abierta. El agua se enfría en una cámara por la que se sopla el aire circundante. Como resultado, parte del agua se evapora y el resto se enfría a 2 °C por debajo de la temperatura ambiente (esto puede variar en función de la temperatura y la humedad relativa).

Los sistemas abiertos con circulación de agua se utilizan principalmente cuando hay disponibilidad limitada de un suministro de agua externo. La desventaja de este sistema es que el aire circundante contamina gradualmente el agua. El sistema se debe rellenar continuamente con agua externa debido a la evaporación. Las sales solubles se depositan sobre las superficies metálicas calientes, por lo que se reduce la capacidad de transferencia térmica de la torre de refrigeración. El agua se debe analizar y tratar regularmente con productos químicos para evitar el crecimiento de algas. Durante el invierno, cuando el compresor no está en funcionamiento, debe drenarse la torre de refrigeración o calentarse el agua para evitar su congelación.

Sistema cerrado con circulación de agua

En un sistema de refrigeración cerrado, el mismo agua circula continuamente entre el compresor y algún tipo de intercambiador de calor externo. Este intercambiador de calor está a su vez refrigerado por medio de un circuito de agua externo o por el aire circundante. Cuando el agua se enfría mediante otro circuito de agua, se utiliza un intercambiador de calor de placas planas. Cuando el agua se refrigera mediante el aire circundante, se utiliza una matriz de refrigeración que consta de tuberías y aletas de refrigeración. El aire circundante se fuerza a circular a través de las tuberías y las aletas por medio de uno o más ventiladores. Este método es adecuado si hay disponibilidad limitada del agua de refrigeración.

La capacidad de refrigeración de los circuitos abiertos o cerrados es aproximadamente la misma, es decir, el agua del compresor se enfría 5 °C por encima de la temperatura del refrigerante. Si el agua de refrigeración se enfría mediante el aire circundante, es necesario agregar un anticongelante (por ejemplo, glicol). El sistema cerrado de agua de refrigeración se llena con agua pura y blanda.

Cuando se agrega glicol, se debe recalcular el flujo de agua del sistema de compresores, ya que el tipo y la concentración del glicol afectan a la capacidad térmica y a viscosidad del agua. También es importante limpiar todo el sistema a fondo antes de llenarlo por primera vez. Un sistema cerrado de agua implantado correctamente requiere muy poca supervisión y tiene bajos costes de mantenimiento. En las instalaciones en las que el agua de refrigeración disponible es potencialmente corrosiva, el refrigerador debe estar diseñado en un material resistente a la corrosión, como el Incoloy.

Compresores refrigerados por aire

Los paquetes compresores más modernos también están disponibles en versión refrigerada por aire, en la cual la ventilación forzada en el interior del paquete del compresor de aire contiene casi el 100 % de la energía consumida por el motor eléctrico.

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