Compresor refrigerado por aire vs. compresor refrigerado por agua
Los compresores de aire generan calor durante su funcionamiento, por lo que el aire comprimido necesita ser enfriado con aire o con líquido refrigerante.
La elección de un compresor refrigerado por agua o por aire para su negocio depende de la ubicación, las herramientas y el tamaño de su espacio comercial. Consulte algunas comparativas entre compresores refrigerados por aire y por agua para ayudarle a decidir.
¿Cómo funciona un compresor refrigerado por aire?
Los compresores refrigerados por aire utilizan aire para reducir la temperatura del aire comprimido y de cualquier otro material presente. Cuando el compresor se calienta, el circuito de refrigeración reduce el aire caliente a través del ventilador y el radiador. Los compresores refrigerados por aire son el sistema de refrigeración más común y más fáciles de usar que los sistemas refrigerados por agua.
La industria puede ahorrar en las facturas de servicios públicos al utilizar la energía para calentar edificios o alimentar baterías de precalentamiento para recuperar las pérdidas de calor de los compresores refrigerados por aire. El circuito dirige el calor a la zona con el ventilador, pero si el edificio no necesita más calor, la unidad libera el aire caliente a la atmósfera, controlado por un termostato o una compuerta de aire.
¿Cómo funciona un compresor refrigerado por agua?
En los compresores refrigerados por agua, el aire comprimido y cualquier otro material presente durante la compresión se enfrían mediante un refrigerante líquido procedente de una unidad externa. El circuito de refrigeración reduce el calor mediante intercambiadores de calor de carcasa y tubos, que transfieren el calor del aire comprimido al circuito de refrigerante líquido; este mecanismo distingue los diseños refrigerados por agua de los sistemas de ventilador y radiador utilizados en los compresores refrigerados por aire. La refrigeración por agua es más común en máquinas de mayor potencia, y el agua de refrigeración elimina aproximadamente el 90% de la energía térmica generada por el motor eléctrico del compresor, lo que reduce los requisitos de ventilación alrededor del equipo.
Las empresas pueden reutilizar el agua producida por los compresores en sistemas de calentamiento de agua caliente, generalmente para ducharse, limpiar o lavar. Un compresor de tornillo refrigerado por agua permite a una empresa invertir en un calentador de agua más pequeño, ya que no necesitará tanta agua caliente.
¿Por qué su compresor de aire necesita un sistema de enfriamiento?
Los compresores de aire necesitan refrigeración porque la compresión genera calor que debe eliminarse antes de que el aire circule.
En los compresores de aire de tornillo rotativo con inyección de aceite, la mayor parte del calor se elimina internamente mediante la circulación de aceite (también conocido como refrigerante). El aire que sale del compresor está muy caliente y debe enfriarse antes de su salida; las temperaturas de salida típicas de los compresores de tornillo con inyección de aceite pueden superar los 71 °C. Las temperaturas de descarga de los compresores de aire exentos de aceite o los compresores alternativos de dos etapas pueden ser de 149-177 °C. Estas altas temperaturas pueden causar problemas en los sistemas de aire comprimido, especialmente en los secadores de aire.
Los secadores de aire están diseñados para temperaturas de entrada no superiores a 38 °C. Cuando la temperatura es alta, el secador no funciona eficazmente. El aire más caliente transporta más humedad, lo que sobrecarga el sistema de secado. Si el secador no elimina suficiente humedad, puede provocar la formación de condensación en otras partes del sistema de distribución a medida que el aire se enfría. Un calor excesivo puede causar otros problemas:
El calor excesivo puede degradar los sellos y arrastrar el lubricante de las herramientas y equipos posteriores, lo que provoca una falla prematura de los componentes del sistema.
Si no se controla el calor generado por la compresión del aire, se calentará la sala del compresor y el entorno circundante, lo que podría provocar que el propio compresor de aire se sobrecaliente.
Si el compresor funciona en interiores, el exceso de calor generado por el compresor puede estresar el sistema de aire acondicionado en verano.
Costos de energía para refrigeración por aire vs. refrigeración por agua
Al considerar los costos de energía de cada sistema de enfriamiento del compresor de aire, debe tener en cuenta los siguientes factores:
Consumo de energía
Las unidades refrigeradas por aire suelen consumir un poco más de electricidad que las unidades refrigeradas por agua de la misma capacidad, porque los ventiladores deben mover grandes volúmenes de aire.
Costo total
Sin embargo, los sistemas de refrigeración por agua generan costos adicionales por el suministro y tratamiento del agua, así como por la electricidad de la torre de refrigeración, costos que generalmente superan el ahorro en el consumo de energía de los ventiladores. Una vez que se consideran el agua y el tratamiento, las unidades de refrigeración por aire suelen tener un menor costo operativo total.
Capacidad para recuperar recursos
Los sistemas de refrigeración por compresor proporcionan recursos reutilizables para compensar los costes de la factura energética. Si puede reutilizar el agua de su compresor refrigerado por agua para precalentar la caldera, puede ahorrar en las facturas de gas y calefacción. También puede utilizar el aire caliente de un compresor refrigerado por aire para calentar una habitación y alimentar un intercambiador de calor de fluidos.
Requisitos del compresor refrigerado por aire
Los compresores refrigerados por aire requieren suficiente aire de refrigeración y espacio para garantizar un flujo de aire adecuado. Un espacio insuficiente en la entrada o la salida puede provocar problemas de regulación de la temperatura, lo que resulta en paradas no planificadas o fallos en los equipos, y, si la sala de compresores se calienta demasiado, en tiempos de inactividad imprevistos.
Para proteger su equipo y mantener la continuidad de su flujo de trabajo, instale conductos de ventilación a ambos lados del compresor para que el aire circule por todo el espacio. Si su empresa necesita más espacio para equipos adicionales, lo más recomendable es instalar un compresor refrigerado por agua.
Requisitos del compresor refrigerado por agua
Los compresores refrigerados por agua requieren agua de refrigeración de alta calidad para funcionar. Si el agua proviene de un lago, océano, pozo o río, se necesitan torres de refrigeración y un sistema de circuito cerrado para filtrarla, proteger su calidad y prolongar la vida útil del sistema.
A menos que su edificio ya cuente con este equipo, deberá incluir el costo de compra, instalación y mantenimiento de esta nueva máquina y del compresor refrigerado por agua. Si cuenta con un sistema de refrigeración de circuito cerrado en el sitio, asegúrese de que sea compatible con el compresor refrigerado por agua antes de instalarlo.
Los sistemas de refrigeración por agua generalmente se dividen en tres tipos: abiertos, de recirculación y de circuito cerrado. Cada uno ofrece diferentes ventajas y desventajas en cuanto al consumo de agua, la complejidad de la instalación y la eficiencia de la disipación de calor. Los diseños de circuito cerrado suelen ser los preferidos para minimizar el consumo de agua en operaciones industriales continuas. Los sistemas abiertos pueden abastecerse de fuentes naturales como estanques, ríos, lagos o pozos en lugar de agua potable, pero las restricciones regionales de descarga pueden requerir una configuración de circuito cerrado.
¿Qué sistema debería elegir?
Los compresores de aire pueden utilizarse en diversas aplicaciones industriales, pero es importante elegir el tipo más adecuado para su negocio. A continuación, se indican algunos factores a considerar al buscar el compresor de aire adecuado:
Costos operativos y de recursos
Con el aumento del costo del tratamiento de agua, es fundamental considerar cuánto costará usar y mantener su equipo. Dado que los sistemas de aire acondicionado por agua utilizan más agua para reducir la temperatura del aire, suelen ser más costosos de operar, aunque el impacto exacto en el costo varía según la instalación. Los compresores de tornillo refrigerados por aire no consumen tanta agua para su funcionamiento y, en general, algunos modelos ofrecen menores costos iniciales y de instalación en comparación con las alternativas refrigeradas por agua.
Requisitos de demanda de aire
Evalúe el caudal (cfm), la potencia (hp) y la presión (psi) del compresor. La potencia indica la capacidad para altas demandas de aire; el caudal (cfm) indica la cantidad de aire que el compresor puede producir fácilmente por minuto para proporcionar la presión adecuada. Consulte los valores de cfm y psi para determinar cuál se ajusta mejor a sus necesidades de herramientas y consumo de energía.
El tipo de herramienta que se utiliza en su industria
Considere los requisitos de potencia de su equipo y averigüe qué valores de cfm y psi son adecuados para su compresor de aire.
Distribución de la sala de compresores
Antes de elegir un compresor de aire, asegúrese de que la sala tenga suficiente espacio. Si el espacio es limitado, puede adquirir varios compresores pequeños y distribuirlos en diferentes áreas de la planta en lugar de comprar un compresor grande. Los compresores de tornillo rotativo de baja potencia generalmente solo están disponibles con refrigeración por aire, lo que limita las opciones de refrigeración por agua para instalaciones pequeñas.
Ventilación de la sala de compresores
Los compresores refrigerados por aire requieren un flujo de aire adecuado para funcionar y regular la temperatura, y generalmente necesitan un espacio amplio para evitar el sobrecalentamiento. Si la sala no está bien ventilada, la temperatura puede subir demasiado y el equipo podría detenerse, retrasando el proyecto. Coloque los compresores refrigerados por aire lejos de fuentes de calor como las salas de calderas. Para un funcionamiento continuo, seleccione una unidad de mayor tamaño; para un uso intermitente, una unidad más pequeña puede ser suficiente. Los compresores refrigerados por agua son adecuados para espacios reducidos y temperaturas elevadas, y se utilizan normalmente en máquinas de mayor potencia donde las cargas térmicas son mayores.
Dicho esto, los sistemas de refrigeración por agua no son automáticamente la mejor opción solo porque gestionan bien el calor. Las instalaciones que carecen de una línea de agua dedicada, un sistema de tratamiento y una infraestructura de retorno o recirculación generalmente no son aptas para compresores refrigerados por agua, independientemente de sus ventajas en cuanto a la disipación de calor. Sin estos elementos, los requisitos adicionales de fontanería y mantenimiento pueden superar las ventajas de refrigeración, lo que convierte a una unidad refrigerada por aire en la opción más práctica, a pesar de sus exigencias de espacio y flujo de aire.
Tabla comparativa entre refrigeración por aire y refrigeración por agua
Una vez cubiertos los requisitos de refrigeración, la distribución de la sala y la ventilación, la siguiente tabla consolida las diferencias clave en una única referencia para facilitar la toma de decisiones rápidas.| Factor | Refrigerado por aire | Refrigerado por agua |
|---|---|---|
| Medio de enfriamiento | El aire ambiente de la tienda se aspira mediante ventiladores/aletas. | Agua recirculada (de un solo paso o de circuito cerrado) |
| Espacio libre/espacio necesario (ejemplo de tornillo de 75 HP) | 36 pulgadas por todos los lados para flujo de aire | Hasta 10 GPM en una línea de suministro de circuito cerrado; menor huella física a grandes capacidades. |
| Temperatura de descarga del posenfriador | Temperatura del aire aproximadamente 15-20 °F por encima de la temperatura ambiente. | Temperatura del aire aproximadamente entre 10 y 15 °F por encima de la temperatura del agua. |
| Temperatura/presión máxima de descarga | Soporta temperaturas de descarga de hasta 350 °F y presiones de hasta 250 PSI. | Puede gestionar temperaturas de descarga de hasta 450 °F y presiones de hasta 435 PSI. |
| Rendimiento en condiciones de calor/alta presión. | La eficiencia de enfriamiento disminuye a medida que la temperatura ambiente supera los 90-100 °F o las presiones exceden los 250 PSI. | Mantiene un control de temperatura más preciso en las mismas condiciones. |
| Resistencia al polvo/suciedad | Mayor exposición a la acumulación de suciedad en las aletas y los refrigeradores. | Más resistente a la acumulación de suciedad y polvo. |
| Necesidades de agua/tratamiento del agua | Ninguno | Requiere suministro de agua y tratamiento/control de calidad para sistemas de circuito cerrado o de torre. |
| Costo operativo total (todo incluido) | Generalmente, el precio es menor una vez que se incluyen el agua, el tratamiento y la electricidad del sistema de refrigeración. | Generalmente más alto debido a los costos adicionales de agua y tratamiento. |
| Potencial de recuperación de calor | Limitado a ninguno | El agua caliente puede redirigirse al calentamiento de procesos o al uso de agua caliente. |
| Complejidad de la instalación | Más sencillo: no se necesitan tuberías ni torres; un diseño autónomo basado en ventiladores. | Requiere intercambiadores de calor y, en muchos casos, una torre de refrigeración, lo que implica una mayor planificación de la instalación y conexiones de servicios públicos. |
Escenarios reales de instalaciones para la elección del sistema de refrigeración.
Los escenarios que se muestran a continuación ilustran cómo los factores ya analizados —clima, flujo de aire, acceso al agua y recuperación de calor— se manifiestan en instalaciones reales.
| Estado de las instalaciones | Sistema más adecuado |
|---|---|
| Altas temperaturas/humedades ambientales, mala ventilación | Refrigerado por agua |
| Clima moderado, buena ventilación, sin fuente de agua. | Refrigerado por aire |
| Necesidad existente de agua de proceso o recuperación de calor | Refrigerado por agua |
| Espacio limitado en la planta para la torre/tuberías. | Refrigeración por aire (a menos que quepa un sistema de refrigeración líquida compacto). |
Al considerar estos factores, recuerde que ningún tipo de compresor de aire es universalmente superior. La elección entre un compresor refrigerado por aire o por agua dependerá de su aplicación y ubicación específicas. Hable sobre sus opciones con BISON antes de decidir cuál se adapta mejor a su industria.
preguntas frecuentes sobre Compresor refrigerado por aire versus compresor refrigerado por agua
¿Cómo afectan los compresores de aire enfriados por aire y por agua a los costos de energía?
Las unidades refrigeradas por agua requieren menos electricidad que los compresores refrigerados por aire. Aun así, al elegir una unidad refrigerada por agua, los clientes también deben considerar el costo de la electricidad del sistema de refrigeración, el agua y el tratamiento del agua. Los compresores refrigerados por aire suelen ser más rentables una vez considerados estos gastos.
Por otro lado, algunos clientes utilizan agua de refrigeración para precalentar procesos industriales, como calderas, con el fin de ahorrar en las facturas de gas y calefacción.
¿Cuáles son las aplicaciones de los compresores de aire refrigerados por aire?
Los compresores refrigerados por aire son la opción estándar para la mayoría de las aplicaciones industriales generales: alimentan herramientas neumáticas como martillos neumáticos, taladros y llaves de impacto, llenan cilindros y operan líneas de montaje. Son ideales para instalaciones con buena ventilación, donde la sala de compresores se mantiene fresca. El calor residual también se puede canalizar para calentar espacios adyacentes en invierno, recuperando así energía que de otro modo se desperdiciaría.
¿Cuáles son las aplicaciones de los compresores de aire refrigerados por agua?
- Se utiliza donde hay mucha agua.
- Por lo tanto, se puede instalar cerca de cuerpos de agua como lagos o ríos.
- También se utiliza para calentar edificios.
¿El compresor refrigerado por agua necesita comprar una torre de agua de enfriamiento?
Los compresores refrigerados por agua necesitan agua de refrigeración; es obvio, ¿verdad? La calidad del agua también es un factor importante. Cuanto mejor sea la calidad del agua, mayor será la vida útil del intercambiador de calor del compresor. Por lo tanto, es habitual ver sistemas de refrigeración de circuito cerrado que controlan la calidad del agua en lugar del agua potable. Adquirir estos dispositivos adicionales con sistemas de refrigeración de circuito cerrado in situ puede ser lógico. Adquirir un sistema de circuito cerrado con una torre de refrigeración incrementará significativamente el coste de capital de un nuevo compresor. El coste operativo del sistema debe añadirse al precio operativo del compresor, lo que aumenta aún más su vida útil. Muchas plantas grandes ya cuentan con torres de refrigeración para otros equipos, por lo que la pregunta es si la torre de refrigeración puede proporcionar el caudal necesario con una excelente calidad de agua.
