En muchas fábricas, el sistema de refrigeración disipa calor durante todo el día, mientras que otro sistema quema gas o utiliza electricidad para producir agua caliente o vapor a baja presión. Esto parece normal porque se ha hecho durante años. Pero también supone un desperdicio silencioso. Si su planta necesita refrigeración y calefacción simultáneamente, la recuperación del calor residual del condensador puede convertir ese calor en agua caliente útil, calor de proceso o parte del suministro de vapor. Este artículo explica en qué aspectos supera a las calderas tradicionales de gas y electricidad, y en qué aspectos aún se requiere una revisión de diseño minuciosa.
¿Por qué el calor residual del condensador supone un coste oculto?
La refrigeración no «destruye» el calor. Lo transfiere del lado frío al lado del condensador. En un sistema normal, gran parte de ese calor se disipa al exterior a través de los condensadores o el agua de refrigeración. Luego, la fábrica vuelve a pagar para producir agua caliente. Es un poco como llevar comida caliente a la puerta, tirarla y luego pedir la cena.
Las calderas añaden calor, la recuperación reutiliza el calor.
Una caldera de gas o eléctrica genera calor a partir de combustible o energía. Un sistema de recuperación de calor del condensador aprovecha el calor residual del ciclo de refrigeración y lo eleva a una temperatura más útil. Por ello, el ahorro puede resultar atractivo en plantas que realizan almacenamiento en frío, congelación, procesamiento refrigerado, lavado y calefacción simultáneamente.
MOON-TECH Solución de sistema de recuperación de calor de condensación Se basa en esta idea. Puede utilizar recuperación de calor sensible, bombas de calor de alta temperatura, almacenamiento térmico en horas valle, bombas de calor de vapor y calentadores de vapor. Cada sistema se adapta a una tarea de calefacción diferente, por lo que no es necesario que una sola máquina realice todas las funciones.
Los mejores emplazamientos necesitan refrigeración y calefacción integradas.
Este sistema resulta más práctico cuando las necesidades de refrigeración y calefacción se superponen. Pensemos en mataderos con tanques de escaldado, plantas procesadoras de mariscos con cámaras frigoríficas y necesidades de lavado con agua caliente, plantas lácteas con procesos de pasteurización y limpieza, fábricas de cerveza con lavado de botellas, fábricas de alimentos congelados, hoteles, piscinas y otros lugares con una demanda constante de agua caliente.
Si la demanda de calefacción es baja o solo se presenta una vez por semana, el retorno de la inversión puede ser débil. Pero cuando la refrigeración funciona a diario y también se necesita agua caliente todos los días, la recuperación de la inversión comienza a tener más sentido.
¿Cómo produce agua caliente útil un sistema de recuperación de calor?
Su funcionamiento es similar al de una bomba de calor. Un fluido de trabajo a baja temperatura absorbe calor, el compresor aumenta la presión y la temperatura, y el condensador libera el calor en el agua. La diferencia fundamental radica en la fuente de calor. En este caso, el sistema utiliza el calor de condensación del sistema de refrigeración.
El agua caliente a 85 °C cubre muchas necesidades de la fábrica.
Una bomba de calor de condensación con recuperación de calor recupera el calor de un sistema de refrigeración, presuriza el refrigerante y eleva su temperatura de saturación. Mediante la liberación de calor por condensación, puede producir agua caliente a una temperatura de hasta 85 °C. Los fluidos refrigerantes más comunes son el R717, el R507A y el R134a, y se utilizan compresores de tornillo en configuraciones abiertas o semicerradas.
Este rango de temperatura es adecuado para la calefacción industrial, el agua de alimentación de calderas, el agua de limpieza y algunos precalentamientos de procesos. Para muchos compradores, 85 °C es suficiente. No hay necesidad de buscar vapor si el agua caliente cumple la función. A los operarios también les gustan los sistemas sencillos, no solo a los gerentes.
El agua caliente a más de 90 °C puede sustituir al vapor en algunos procesos.
Algunos procesos requieren temperaturas más elevadas. La tecnología de bomba de calor con recuperación total de calor puede producir agua caliente a temperaturas ultra altas, superiores a 90 °C, que puede sustituir al vapor de las calderas en determinadas tareas, como el escaldado de tanques en las líneas de matanza.
Eso no significa que todos los procesos con vapor deban sustituirse por agua caliente. Aún es necesario controlar la temperatura, el caudal, el método de contacto con el proceso y la precisión del control. Sin embargo, en muchas tareas de calentamiento, el agua caliente es más fácil de manejar, dosificar y mantener que el vapor.
¿Cuándo es mejor que las calderas de gas o eléctricas?
Una caldera es un sistema directo y familiar. Esa es su ventaja. Sin embargo, la calefacción directa puede no ser la opción más económica si su planta ya pierde grandes cantidades de calor por refrigeración. La comparación real debe incluir el costo del combustible, el precio de la electricidad, el mantenimiento, la presión sobre las emisiones de carbono, las normas de seguridad y la vida útil del equipo.
Reduce el gasto energético repetitivo.
Las calderas tradicionales generan calor desde cero cada vez. Un sistema de recuperación reutiliza primero el calor del condensador y luego añade energía eléctrica solo para elevar la temperatura al nivel necesario. Esto puede reducir la cantidad de combustible comprado o de calefacción eléctrica directa.
En un caso de modernización industrial no especificado, un proceso dependía completamente del vapor de la caldera para un rehervidor. Tras la incorporación de un sistema de bomba de calor indirecta, se recuperó el calor del vapor de cabeza y se recirculó al proceso. El proyecto empleó compresores de doble tornillo con inyección de aceite, con una capacidad de refrigeración de 23,4 MW y una capacidad de calefacción de 27,4 MW. Los cálculos de costes energéticos mostraron un ahorro anual de más de 40 millones de RMB y una reducción anual de las emisiones de carbono de 79.530 toneladas.
Reduce la carga de la caldera sin cambiarlo todo.
La mayoría de las plantas no desean reemplazar todas las calderas de la noche a la mañana. Es comprensible. Una mejor opción suele ser el reemplazo parcial. El sistema de recuperación puede gestionar el agua caliente de carga base o el vapor a baja presión, mientras que las calderas existentes cubren los picos de demanda, las necesidades de respaldo y las condiciones especiales del proceso.
Por ejemplo, las bombas de calor con recuperación total de calor pueden generar vapor a baja presión para reemplazar parcialmente las calderas de vapor en el lavado de botellas de cerveza o la pasteurización de productos lácteos. La caldera se mantiene, pero trabaja menos. Esto resulta menos arriesgado para los equipos de producción.
¿Qué ocurre con el vapor a baja presión y las temperaturas elevadas?
Algunos compradores oyen hablar de «recuperación de calor» y piensan que solo sirve para calentar agua. Esa visión es demasiado limitada. Con el método adecuado, se puede elevar el calor residual a alta temperatura para obtener agua caliente o vapor. La clave está en adaptar la fuente de calor al uso final.
Las bombas de calor de alta temperatura pueden alcanzar los 120 °C.
Una bomba de calor para agua caliente o vapor de alta temperatura puede recuperar el calor del agua de origen a más de 60 °C. Puede generar agua caliente hasta 120 °C o vapor saturado a 2 barA. Esto la hace útil para la recuperación de calor residual industrial y la sustitución de vapor.
Una bomba de calor centrífuga de vapor de mayor capacidad de calentamiento puede recuperar el calor residual de fuentes con temperaturas tan bajas como 20 °C y generar agua caliente a 140 °C o vapor saturado a 3,6 barA. Esto abre la puerta a un mayor aprovechamiento del calor residual, pero también implica que el diseño debe ser riguroso. La estabilidad de la fuente de calor, la selección del compresor y el dimensionamiento del intercambiador de calor no son aspectos que deban tomarse al azar.
El sistema de sobrealimentación con vapor puede volver a utilizar el vapor de escape.
Si su proceso ya genera vapor a baja presión o vapor instantáneo, un compresor de vapor puede comprimirlo directamente y aumentar la presión. La base de conocimientos incluye la compresión de vapor hasta 14 barG y aproximadamente 200 °C. El sistema utiliza vapor de agua como fluido de trabajo y puede utilizarse para ajustar la potencia del vapor, realizar tareas de evaporación, cristalización y re-ebullición.
Para una fábrica que libera vapor instantáneo, presenciar esto resulta doloroso una vez que se conocen las cifras. Ese vapor aún tiene valor. Dejarlo escapar no siempre es evitable, pero no debería ser la primera opción.
¿Cómo se debe planificar un proyecto real?
Un proyecto de recuperación debe comenzar con datos, no con fotos de equipos. Es necesario conocer la curva de carga de refrigeración, la cantidad de calor del condensador, la demanda de agua caliente, la temperatura del proceso, las horas de funcionamiento, la calidad del agua, el límite de espacio y la regla de respaldo. Los atajos en este punto suelen generar problemas más adelante.
Haga coincidir la fuente de calor con el usuario de calor.
Comience por verificar cuándo hay calefacción disponible y cuándo se necesita. Si la refrigeración funciona por la noche pero se necesita agua caliente por la mañana, un sistema de almacenamiento térmico en horas valle o un depósito de agua caliente pueden ser útiles. La solución también incluye el almacenamiento térmico de electricidad en horas valle, que permite almacenar energía térmica (frío o calor) cuando la electricidad es más barata y utilizarla durante el día.
Para la revisión temprana del diseño, el consulta de proceso completo Esta página resulta útil porque el proyecto puede involucrar refrigeración, agua caliente, vapor, lógica de control, tanques de almacenamiento y espacio de instalación al mismo tiempo.
Observa toda la cadena energética.
Un buen sistema de recuperación no debe interferir con el sistema de refrigeración. Debe mantener la estabilidad del sistema de refrigeración mientras suministra calor al usuario adecuado. Por ello, el diseño debe considerar conjuntamente compresores, condensadores, intercambiadores de calor, bombas, sistemas de agua, controles y dispositivos de seguridad.
MOON-TECH apoya esto a través de solución planificación, integración de sistemas y toda la cadena industrial capacidad. Para un funcionamiento a largo plazo, el alcance del servicio también es importante, incluyendo la planificación del proyecto, la consultoría técnica, el diseño de ingeniería, el equipo completo, la instalación y puesta en marcha, la capacitación del personal, el mantenimiento del sistema, el diagnóstico y la actualización del sistema, y
¿Qué deben comprobar los compradores antes de sustituir la caldera?
Antes de elegir un sistema de recuperación de calor residual de condensador, solicite un balance térmico claro. El proveedor debe mostrar la fuente de calor recuperada, la producción de agua caliente, la producción de vapor (si fuera necesaria), las horas de funcionamiento, la reducción de combustible prevista y el modo de control.
No compare, solo compre el precio.
Una caldera puede parecer más barata al principio. Pero si consume combustible a diario y el calor del condensador se desperdicia en el exterior, el costo operativo puede ser mayor a lo largo de la vida útil de la planta. Compare el costo total, no solo el costo del equipo en el presupuesto.
Confirmar temperatura, flujo y respaldo
Debe confirmar la temperatura del agua requerida, el caudal, la carga máxima, los requisitos de higiene, el nivel de presión y el sistema de calefacción auxiliar. En las plantas de procesamiento de alimentos, una pequeña variación puede afectar la limpieza o la calidad del proceso. Es mejor plantear las preguntas obvias al principio que explicar la inestabilidad del agua caliente durante la producción.
Para un proyecto específico, puede enviar datos operativos a través de contacto Envía una solicitud y pide una ruta práctica, como recuperación de calor sensible, bomba de calor de alta temperatura, bomba de calor de vapor, calentador de vapor o un plan combinado.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Puede la recuperación de calor residual del condensador sustituir por completo a una caldera de gas?
A: A veces, pero no siempre. Depende de la demanda de agua caliente o vapor, la temperatura requerida, las horas de funcionamiento y las necesidades de respaldo. Muchas plantas lo utilizan para cubrir la carga base y mantener las calderas disponibles para los picos de demanda.
P2: ¿Qué temperatura de agua caliente puede producir una bomba de calor de condensación con recuperación de calor?
A: Una unidad de bomba de calor de recuperación de calor por condensación puede producir agua caliente a una temperatura de hasta 85 °C. La tecnología de bomba de calor de recuperación de calor total también puede producir agua caliente a temperaturas ultra altas, superiores a 90 °C, para determinados procesos.
P3: ¿Puede el sistema producir vapor?
R: Sí. Una bomba de calor de agua caliente o vapor de alta temperatura puede producir agua caliente a 120 °C o vapor saturado a 2 barA. Un sistema de mayor elevación de temperatura puede alcanzar los 140 °C o el vapor saturado a 3,6 barA.
P4: ¿Qué industrias se benefician más de la recuperación del calor residual de los condensadores?
A: Los lugares que necesitan tanto refrigeración como calefacción son los que más se benefician, como por ejemplo los mataderos, las plantas procesadoras de mariscos, las lecherías, las cervecerías, los alimentos congelados, los hoteles, las piscinas y las plantas de producción con cargas constantes de lavado o calentamiento de procesos.
P5: ¿Qué datos debería preparar antes de solicitar un presupuesto?
A: Prepare la capacidad de refrigeración, los datos de calor del condensador, la temperatura del agua caliente, el caudal, la presión del vapor si es necesario, las horas de funcionamiento diarias, la distribución del sitio, la calidad del agua y el costo actual del combustible de la caldera.
