No sólo el tamaño importa, !la forma también! (parte II)
- Luis Colejo
- 20 abr 2022
- 3 Min. de lectura
Actualizado: 6 nov 2022
En el capítulo anterior se mostró que utilizar depósitos con una relación diámetro/altura mayor o aumentar el exceso de caudal en primario, la situación mejoraba con respecto a la pérdida de temperatura en secundario, sin embargo no lo suficiente. Perder más de 1ºC en la impulsión a secundario supone un sobrecoste energético si para ello es necesario aumentar la temperatura de consigna de las bombas de calor.
Alternativas al depósito convencional con tomas enfrentadas:
Escalonado de conexiones
Uso de difusores en el tanque
Aguja hidráulica
1 - Escalonado de conexiones
Muchos proyectistas afirman que este problema se soluciona escalonando las conexiones del depósito como muestra la figura de la derecha, pero...
¿Qué muestra la simulación?
En la figura de la derecha se observa una reducción de casi 2 ºC a la salida de secundario con respecto a la entrada de primario en un depósito con un 10% de exceso de caudal en primario.
El escalonamiento de las conexiones no permite reducir el descenso de temperatura. Incluso aumenta ligeramente en comparación con las simulaciones en el volumen del búfer con conexiones opuestas.
Los fenómenos de estratificación observados en las botellas de desacoplamiento se deben principalmente a la relación altura/diámetro, y no a la efecto del desplazamiento de las conexiones Una conexión escalonada no reduce significativamente los efectos de mezcla dentro del volumen del búfer. Se mantiene la caída de temperatura entre la entrada del lado del usuario y la salida del lado de la producción
2 - Uso de difusores en el tanque
El fenómeno de mezcla que se produce en los depósitos de inercia con cuatro conexiones se debe principalmente a la alta velocidad de los chorros entrantes. Cuanto mayor sea, más homogéneo será el volumen del tampón. Este fenómeno va en contra de la estratificación.
La velocidad de los chorros entrantes se puede reducir aumentando la sección de entrada de los chorros en el volumen del búfer:
ya sea aumentando la sección de las conexiones; o
instalando difusores.
El aumento de la sección de las conexiones (al aumentar su diámetro) en una proporción de 2 permite reducir muy ligeramente el descenso de temperatura entre la salida de secundario y entrada de primario.
Los difusores permiten tanto reducir la velocidad de los chorros entrantes como distribuir la dirección de los chorros sobre el conjunto de una sección recta del volumen del tope. La introducción del agua caliente de producción se realiza desde arriba entre dos placas paralelas.
La instalación del difusor de placas paralelas induce una estratificación visible en el volumen de inercia que es similar a la observada en una botella de desacoplamiento (siguiente sección). El efecto de mezcla, observado en ejemplos anteriores sin los difusores ha desaparecido.
En el análisis de los perfiles de las muy bajas velocidades encontradas dentro del volumen de inercia muestra que los flujos de agua caliente en la parte superior y frío en la parte inferior apenas se mezclan.
La instalación del difusor de placas paralelas induce una estratificación visible en el volumen del tampón, como en una botella de desacoplamiento (aguja hidráulica). El efecto de mezcla ya no existe
3 - Aguja hidráulica o botella desacoplamiento
En la sección https://www.plantasdefrioycalor.com/elementosdesacopladores se menciona como dimensionar una aguja hidráulica con la regla de las 3D.
En el siguiente gráfico se muestra el perfil de temperaturas de una aguja hidráulica dimensionada con la regla de las 3D.
La producción se ubica a la izquierda, con una temperatura de descarga de 60ºC y el circuito de distribución a la derecha con una temperatura de impulsión de casi 60ºC, se observa una perfecta estratificación en botella.
Las velocidades en la parte superior e inferior de la botella (gráficos inferiores) son muy bajas y favorables respectivamente a la desgasificación y sedimentación.
PARA RECORDAR: Los importantes fenómenos de estratificación en los tanques de desacoplamiento se deben principalmente a la alta relación altura/diámetro que es de 6 en una aguja. El desplazamiento de las tuberías tiene un impacto bastante limitado en este fenómeno.
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