CALOR PARA LA INDUSTRIA

Por Felipe Trebilcock Kelly
Ingeniero Especialista en Procesos Térmicos
Thermal Engineering Ltda. - www.thermal.cl
ftrebilcock@thermal.cl

Uno de los grandes retos industriales del siglo 21 consiste en disponer de un suministro de energía confiable, económicamente viable, sustentable, y que cumpla con las cada vez mayores exigencias en materia de protección del medio ambiente.

Si bien en las últimas décadas se han producido importantes mejoras en términos de eficiencia y emisiones asociadas a los usos energéticos en las industrias, se pueden lograr incluso mayores avances si se aplican las mejores tecnologías disponibles.

En ese contexto, las bombas de calor adquieren cada vez más protagonismo como tecnologías para mejorar la eficiencia energética y disminuir las emisiones equivalentes de CO2 en la industria. En particular, las bombas de calor industriales, aprovechando algún flujo de calor de rechazo, permiten suministrar calor a una mayor temperatura para su aprovechamiento en procesos industriales, en el calentamiento o pre-calentamiento de soluciones, o para la calefacción o climatización de edificaciones.

La implementación de estos sistemas en la industria contribuye a disminuir el consumo de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero. Las aplicaciones pueden ser muy diversas: procesos de calentamiento de sustancias, procesos de secado, lavado, pasteurización, procesos de evaporación y destilación, entre otros.

Los principales rubros que se pueden beneficiar de esta tecnología son el agroalimentario, las plantas cerveceras y de destilación, plantas de embotellamiento, industria textil, industria forestal y papeleras, las piscifactorías, plantas procesadoras de harina de pescado, procesos de calentamiento en la minería, y las industrias químicas.

Hoy en día, la implantación de estas bombas para suministrar calor a temperaturas menores a 100 ºC se considera generalmente sencillo. Aplicaciones a mayores temperaturas son posibles, pero requieren todavía una mayor madurez de la tecnología, tanto en el desarrollo de bombas de calor adecuadas para dichas aplicaciones como respecto a su integración en los procesos a mayores temperaturas.

¿Cómo Opera?

Es una máquina térmica que permite obtener calor desde un medio a baja temperatura, para luego transferirlo a otro medio a una temperatura mayor mediante el aporte de trabajo externo al sistema.
Los principales componentes de una bomba de calor industrial son el compresor, el condensador, la válvula de expansión, el evaporador y sus componentes auxiliares.
Su principio de funcionamiento se basa en el ciclo de Carnot, donde el fluido de trabajo (fluido refrigerante) absorbe calor desde una fuente a baja temperatura (proceso de evaporación del refrigerante) para entregarla a otra que está a una temperatura superior (proceso de condensación del refrigerante). El sistema consume energía eléctrica para accionar el compresor, el cual se encarga de llevar el refrigerante desde la presión de evaporación hasta la presión de condensación del sistema.

Si el refrigerante en estado líquido (y a baja presión) es expuesto en un intercambiador de calor (evaporador) a un fluido a una temperatura mayor (fuente de calor), se evaporará y, por lo tanto, absorberá calor del medio. Luego, el compresor eleva la presión del gas generado y, por consiguiente, sube la temperatura de este gas hasta la condición necesaria que permita calentar el fluido de proceso.

Artículo completo en InduAmbiente 140 (mayo-junio 2016), páginas 86 a 89.