Intercanviador de calor de tubs aletes personalitzats per a l'aprofitament de la calor residual del compressor d'aire
En moltes fàbriques, el compressor d'aire funciona durant hores cada dia, fent la seva feina en silenci a la cantonada de la planta. Subministra aire comprimit per a vàlvules, eines, línies d'envasat i equips de producció, però també llença una quantitat sorprenent d'energia en forma de calor. És per això que la recuperació de calor del compressor ha començat a cridar més atenció. Atlas Copco assenyala que més del 90% de l'energia elèctrica utilitzada per un compressor es converteix en calor de compressió, mentre que Kaeser afirma que essencialment el 100% de l'energia elèctrica que entra a un compressor d'aire industrial acaba com a calor en algun lloc del sistema, amb una part molt gran d'aquesta calor recuperable per a finalitats útils.
Aquí és on un intercanviador de calor de tubs aletes es converteix en una solució molt pràctica. La idea és senzilla: en lloc de deixar que la calor del compressor desaparegui a l'atmosfera, el sistema transfereix aquesta calor a un altre corrent d'aire o corrent de fluid que realment es pot utilitzar a la planta. Un disseny de tub amb aletes funciona especialment bé quan l'aire és un dels mitjans, perquè les aletes augmenten la superfície de transferència de calor i ajuden a moure la calor de manera més eficaç entre el fluid-del costat del tub i l'aire circumdant. Les referències de vapor i calefacció del procés-del Departament d'Energia dels EUA indiquen específicament que els intercanviadors de calor de tubs aletes s'utilitzen habitualment per escalfar l'aire en aplicacions d'assecat i de calefacció-espais, i per això s'ajusten tan naturalment als projectes de recuperació de calor del compressor.
En un ús industrial real, la calor d'un compressor d'aire es pot recuperar de dues maneres habituals. El primer és capturar l'aire d'escapament càlid d'un compressor-refrigerat per aire i dirigir-lo a una altra zona que necessita calor. Kaeser ho descriu com un mètode senzill per a la calefacció d'espais, utilitzant conductes i controls per enviar l'aire escalfat als tallers, magatzems o habitacions properes. El segon mètode consisteix a recuperar la calor en un llaç de fluid-d'aigua o de procés i, a continuació, passar aquest fluid calent a través d'un intercanviador de calor amb un altre propòsit útil. Atlas Copco explica que els sistemes de compressors refrigerats per aigua-poden recuperar la calor als circuits d'aigua calenta, i Kaeser assenyala que l'escalfament de fluids dels compressors es pot utilitzar per a aplicacions com ara l'aigua d'aportació de caldera, la calefacció de fluids de procés-, els processos d'aliments i begudes i el servei d'aigua calenta.
Per a moltes plantes, un intercanviador de calor de tubs aletes és atractiu perquè converteix aquesta energia recuperada en alguna cosa immediatament útil: aire escalfat. Per exemple, una fàbrica pot recuperar la calor del refrigerador d'oli del compressor o del circuit d'aigua de refrigeració-, enviar aquest fluid calent a través d'una bobina de tub amb aletes i utilitzar un ventilador per bufar aire ambient a través de les aletes. El resultat és aire càlid que es pot subministrar a un taller, una sala d'assecatge, una unitat d'aportació-aire fresc- o una zona de producció durant els mesos més freds. Això fa que el sistema se senti menys com un complement-d'eficiència energètica- i més com una peça d'equip de planta en funcionament que compensa la resta de demanda de calefacció cada dia que el compressor està en funcionament. Les directrius del DOE sobre sistemes de compressors diuen que la calor residual del compressor es pot utilitzar de manera eficaç per a la calefacció d'espais i l'escalfament d'aigua de procés-, sovint amb un retorn atractiu perquè la calor ja s'està produint de totes maneres.
El que fa que l'estil del tub amb aletes sigui especialment adequat és la naturalesa de l'aire. L'aire és un mitjà de transferència-de calor relativament pobre en comparació amb l'aigua, de manera que els tubs nus sols sovint no són suficients si voleu una bobina compacta i eficaç. En afegir aletes, l'intercanviador guanya molta més àrea de contacte al costat de l'aire, la qual cosa millora el rendiment sense fer que la unitat sigui massa gran. És per això que les bobines de tub amb aletes s'utilitzen tan àmpliament en escalfadors d'aire, escalfadors de conductes, unitats d'aire-composant i equips d'assecat. En un sistema de recuperació de calor del compressor, aquest mateix principi ajuda a convertir la calor residual de baix cost-en un flux d'aire calent de procés estable i utilitzable.
Un bon disseny de recuperació de calor del compressor no es tracta només del propi intercanviador de calor. Tot el sistema s'ha de combinar correctament. Kaeser subratlla la importància d'una correspondència tèrmica entre la calor disponible del compressor i la calor realment necessària pel procés. Aquest punt importa més del que molta gent s'adona. Si el compressor només funciona de manera intermitent, però la demanda de calefacció és contínua, és possible que la calor recuperada no sigui suficient per si sola. Si la temperatura de l'aigua disponible és massa baixa, és possible que l'aire que surt de la bobina del tub amb aletes no estigui prou calent per a l'aplicació. I si la bobina només es selecciona per conjectures, el resultat pot ser una gran caiguda de pressió, un flux d'aire feble o una temperatura de sortida decebedora. Un sistema-ben dissenyat ha d'equilibrar les hores de funcionament del compressor, la calor disponible, la temperatura del fluid, el flux d'aire i les condicions d'apagada-de l'aire.
Un altre motiu pel qual aquests sistemes mereixen atenció és l'escala dels estalvis. Atlas Copco diu que es pot recuperar fins al 94% de la calor de compressió, i Kaeser diu que es pot utilitzar fins al 96% de la calor en les condicions adequades. No són promeses per a totes les instal·lacions, però mostren per què la recuperació de calor dels compressors és sovint un dels projectes energètics més pràctics d'una fàbrica. En lloc de cremar combustible nou o afegir escalfadors elèctrics per a cada servei de calefacció, la planta pot reutilitzar la calor que ja ha pagat una vegada mitjançant el consum d'energia del compressor.
Des del punt de vista de l'operador de la planta-, aquest és realment l'argument més fort per a un intercanviador de calor de tubs aletes en aquest tipus de sistemes. No és un equip glamurós. No sol ser el focus. Però ajuda a convertir un compressor d'un consumidor d'energia pura en una font d'energia parcial. Pot reduir el cost de la calefacció, millorar l'eficiència general del sistema i fer un millor ús dels equips que ja funcionen cada dia. En molts casos, la calor més intel·ligent d'una fàbrica no és la calor nova. És la calor que ja hi havia, a l'espera de ser recuperada i utilitzada correctament.
