No sólo el tamaño importa, !la forma también! (parte I)
- Luis Colejo
- 9 abr 2022
- 3 Min. de lectura
Actualizado: 6 nov 2022
¿Por qué no se alcanza en secundario la temperatura de consigna de bombas de calor si se tiene exceso de caudal en primario?
Una instalación reversible con bomba de calor, ¿realmente puede ser reversible?
En el depósito de la izquierda se tiene que la descarga de la producción es a 60ºC , con un 10% de exceso de caudal en primario y sin embargo la temperatura de impulsión de secundario es de 58,4ºC.
Es frecuente utilizar depósitos de inercia para desacoplar el primario del secundario, y es muy habitual no prestar atención a la relación entre el diámetro y la altura del depósito.
En centrales de producción de frio no suele haber problemas en la distribución de las temperaturas en el interior, sin embargo si que hay problemas en las instalaciones de producción de calor.
En el documento "Conception et dimensionnement des volumes tampos" “Reglas del Arte Grenelle Environnement 2012” de reglesdelart-grenelle-environnement-2012.fr se muestran los resultados de las simulaciones que se han llevado a cabo en modo estacionario, en condiciones estabilizadas, en un instante dado y para condiciones fijas de caudal y temperatura de lo que sucede en el interior de un depósito comercial, con 4 conexiones enfrentadas.
En la simulación del depósito anterior se puede observar:
· en la parte superior del volumen amortiguador, una zona creada por el impacto del chorro de entrada procedente de la producción en la pared opuesta. Este vórtice en la parte superior del volumen tampón tiene una velocidad muy baja, del orden de 0,005 m/s, lo que permite realizar una desgasificación eficaz en la parte superior del volumen tampón;
· una zona central, en la que se produce un fenómeno de “bicirculación”. El chorro de entrada del lado de producción choca contra la pared opuesta y se dirige hacia el chorro de entrada del lado del usuario situado en la parte inferior del volumen de almacenamiento intermedio: el agua "caliente" procedente de la producción calienta directamente el agua "fría" procedente del secundario tan pronto como a medida que entra en el volumen del búfer. El chorro entrante en el lado del la demanda impacta en la pared opuesta hacia el chorro de entrada del lado de producción situado en la parte superior del volumen de búfer: el agua “fría” de secundario enfría directamente el agua “caliente” de producción nada más entrar en el volumen de búfer. La diferencia de temperatura observada entre la salida de producción (60 C) y la entrada del circuito de usuario (58,4 C) es del orden de 1,5 K;
· una zona en la parte inferior del volumen de inercia, creada por el impacto del chorro entrante proveniente del secundario en la pared opuesta. Este vórtice en la parte inferior del volumen tampón tiene una velocidad muy baja, del orden de 0,005 m/s, lo que permite la sedimentación de las partículas sólidas.
Recuerda: Los fenómenos que se producen en los volúmenes de inercia con cuatro tomas inducen sistemáticamente una temperatura en la entrada del circuito de usuario inferior a la temperatura de salida de producción introducida en el volumen de inercia.
El tamaño (volumen) vendrá determinado por los cálculos de energía almacenada o volumen mínimo para la protección de excesivos arranques y paradas de compresor, pero ¿Cómo influye la forma?
La siguiente imagen muestra la simulación del perfil de temperaturas en el interior de 3 tanques con una relación altura/diámetro de 2, 3 y 4 (izquierda, centro y derecha respectivamente).
Una relación altura/diámetro superior a 3 permite limitar el descenso de temperatura a la salida del volumen de inercia (a la entrada del circuito usuario). Así, con una relación altura/diámetro de 3, la temperatura a la entrada del circuito de usuario es de 59,1 ºC mientras que con una relación de 2 es de 58,4 ºC, para una temperatura de producción de 60 ºC.
Las pérdidas térmicas son ligeramente mayores cuando la relación altura/diámetro relación aumenta ya que la superficie exterior es más grande (para la misma capacidad). Estas pérdidas se pueden compensar con un espesor adicional de aislamiento.
Se debe favorecer la estratificación porque un volumen de inercia completamente mezclado puede inducir mal funcionamiento debido a una reducción en la diferencia de temperatura, tanto en el circuito de producción como en el circuito de distribución.
Recuerda: Para promover la estratificación dentro del volumen de amortiguamiento y evitar efectos de mezcla entre los diferentes estratos de temperatura, se recomienda una relación de altura a diámetro mayor o igual a 3
¿Se palía el descenso de temperatura en secundario por aumentar el exceso de caudal en primario?
Pues la verdad es que no, las simulaciones realizadas con exceso de caudal en primario del 10%, 20% y 40% siguen arronjando una disminución en la temperatura de impulsión de secundario
Entonces, ¿hay alguna forma de solucionar el problema de pérdida de temperatura en secundario?... CONTINUARÁ
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