Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
Análisis La fracción de energía ahorrada por reducir el valor de la presión del
compresor es
f reducción 1 1P 2,reducida >P 1 2 1n12>n 1
1P 2 >P 1 2 1n12>n 1
1
1885.6>85.62 11.4 12>1.4 1
1985.6>85.62 11.4 12>1.4 1
Es decir, al reducir el valor de la presión, se disminuirá la energía consumida
por el compresor en alrededor de 6 por ciento. Entonces,
Ahorros en costos (costo actual) f reducción ($12 000/año) (0.06)
= $720/año
0.060
Por consiguiente, reducir el valor de la presión por 100 kPa producirá ahorros
anuales de $720 en este caso.
Existen también otras maneras de reducir el costo del aire comprimido
en las instalaciones industriales, una obvia es apagar el compresor durante
los periodos no productivos como las horas de almuerzo, durante la noche
e incluso los fines de semana, ya que una cantidad considerable de potencia
se desperdicia durante el modo de espera. Sobre todo éste es el caso de
los compresores de tipo tornillo, los cuales consumen de esta manera 85 por
ciento de su potencia nominal. Sin embargo, los compresores reciprocantes
no son inmunes a esta deficiencia, porque también deben pasar por un ciclo
de encendido y apagado debido a las fugas de aire presentes en las líneas de
aire comprimido. El sistema puede cerrarse manualmente durante los periodos
no productivos para ahorrar energía, pero si se instala un temporizador
(con posible intervención manual) es preferible para hacer el cierre automáticamente
porque es de naturaleza humana aplazar las cosas cuando los beneficios
no son obvios o inmediatos.
En secadores refrigerados, el aire comprimido a veces se enfría considerablemente
por abajo de su punto de rocío con la finalidad de condensar y retirar
una fracción grande del vapor de agua contenido en el aire, así como otros
gases no condensables como los vapores de aceite. Cuando se comprime adiabáticamente
a sólo 700 kPa, la temperatura del aire sube considerablemente al
ser comprimido, a veces excediendo los 250 °C a la salida del compresor. Por
consiguiente, es deseable enfriar el aire después de la compresión para minimizar
la cantidad de potencia que consume el sistema de refrigeración, tal como
es mejor permitir que la comida caliente se enfríe en la cacerola a temperatura
ambiente antes de guardarla en el refrigerador. El enfriamiento puede hacerse
con aire del ambiente o con agua, mientras el calor recogido por el elemento
de enfriamiento se usa para la calefacción del espacio, para calentar agua de
alimentación de calderas o para calentamiento relacionado con el proceso.
Por lo común los compresores son enfriados directamente por el aire o con
la circulación de un líquido como aceite o agua a través del dispositivo para
minimizar el consumo de energía. El calor recogido por el aceite o el agua
comúnmente se descarga hacia el aire ambiente por medio de un intercambiador
de calor. Este calor rechazado por lo general representa cantidades entre
60 y 90 por ciento de la potencia de entrada, por lo tanto representa una gran
cantidad de energía que puede emplearse para un propósito útil como calentamiento
de espacios en invierno, precalentamiento del aire o agua en un horno,
u otros propósitos relacionados con los procesos industriales (Fig. 7-80). Por