Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
TEMA DE INTERÉS ESPECIAL*
FIGURA 7-71
Ensamble de un compresor de 1 250 hp.
Cortesía de Dresser Rand Company, Painted Post,
NY.
Reducción del costo del aire comprimido
El aire comprimido a presiones manométricas de 550 a 1 000 kPa (80 a 150 psig)
normalmente se usa en las instalaciones industriales para realizar una amplia
variedad de labores como limpiar, operar equipo neumático e incluso para la
refrigeración. Es a menudo llamado el cuarto servicio después de la electricidad,
el agua y el gas natural o petróleo. En las instalaciones de producción, hay
una gran pérdida de energía asociada con los sistemas de aire comprimido y una
generalizada falta de conocimiento sobre las oportunidades de conservar la energía.
Una porción considerable de la pérdida de energía asociada con los sistemas
de aire comprimido puede evitarse si se siguen algunas medidas de sentido
común. En esta sección se discutirá acerca de las pérdidas de energía relacionadas
con estos sistemas y los costos que ocasionan a los fabricantes. También se
muestra cómo reducir el costo del aire comprimido en las instalaciones actuales
haciendo algunas modificaciones en los periodos de recuperación de la inversión.
Con excepción de algunos compresores que son impulsados por motores
de gas natural, todos funcionan con motores eléctricos (Fig. 7-71).
Algunos métodos primitivos de producir un chorro de aire para mantener el
fuego vivo en los hornos, como bolsas de aire y la caja de viento china, datan
al menos del año 2000 a.C. La trompa de agua que comprime el aire gracias a
la caída de agua en un tubo usada en la forja mediante soplado (en talleres de
herrería), se cree que ha sido empleada desde el año 150 a.C. En 1650, Otto
van Guericke hizo grandes mejoras en el compresor y la bomba de vacío. En
1683, Papin propuso utilizar el aire comprimido para transmitir potencia a
largas distancias. En 1829, William Mann recibió una patente para la compresión
de aire en multietapas. En 1830, Thilorier fue reconocido por comprimir
en etapas los gases a presiones altas. En 1890, Edward Rix transmitió potencia
con aire a lo largo de varias millas para operar máquinas de elevación
en la mina North Star, cerca de Grass Valley, California, usando un compresor
impulsado por turbinas de Pelton. En 1872, el enfriamiento fue adaptado
para aumentar la eficiencia rociando agua directamente en el cilindro a través
de las válvulas de entrada del aire. Esta “compresión húmeda” se abandonó
después debido a los problemas que causaba. El enfriamiento externo entonces
fue llevado a cabo mediante camisas de agua en los cilindros. El primer
compresor de gran potencia empleado en Estados Unidos fue una unidad con
cuatro cilindros construida en 1866 para ser utilizada en el túnel de Hoosac.
El enfriamiento se realizó primero por medio de la inyección de agua en el
cilindro y después haciendo pasar una corriente de agua sobre éste. Los avances
más importantes en la tecnología moderna para compresores se deben a
Burleigh, Ingersoll, Sergeant, Rand y Clayton, entre otros.
Los compresores operan en el rango de unos cuantos caballos de fuerza
hasta más de 10 000 hp según su tamaño y dentro de la mayoría de las instalaciones
industriales están entre el equipo de mayor consumo de energía. Los
fabricantes identifican rápidamente las pérdidas de energía (y por lo tanto, de
dinero) en superficies calientes, así como el necesario aislamiento de éstas.
Sin embargo, les falta sensibilidad cuando se trata de ahorrar aire comprimido,
ya que ven el aire como algo gratuito y el único momento en que las pérdidas
de aire y los filtros de aire sucios consiguen un poco de atención es cuando
las pérdidas tanto de aire como de presión interfieren con el funcionamiento
normal de la central. Sin embargo, una buena atención al sistema de aire com-
* Se puede omitir esta sección sin que se pierda continuidad.