Tema: problemas con saltos térmicos en intercambiador de placas

Hola a todos;

Tengo una instalación como de la que se ha venido hablando en los últimos días, con captadores, intercambiador de placas comunitario, acumulador de inercia e intercambiadores de placas en viviendas.

Mi problema viene con el intercambiador de placas comunitario.

Tengo una superficie de captación de 14,34 m2 y caudal unitario 30l/m2h, total 430,2 l/h.

Con estos datos la potencia del intercambiador es de 500x14,34=7170 w, que es aproximadamente 6200 kcl/h.

Aplico: 6200= caudal1xdensidad1xCe1xAt1, (mezcla de 40% de propilenglicol).

El resulatdo es 15,42ºC=At1

Si entramos al intyercambiador con 60ºC, la temperatura de salida del primario es 44,58ºC

Hasta ahí bien, ahora vamos al secundario. Quiero tener el mismo salto térmico, con lo que aplicando la igualdad:

v1xdens1xCe1xAt1=v2xdens2xCe2xAt2, me queda un caudal secundario de 401,945 l/h, que es un 7% menos del primario, lo que encaja con lo mencionado en mucho post del foro.

Sin embargo, para determinar la transferencia térmica del intercambiador por unidad de áea de capatación s/HE4-17 pto.3.4.3 no cumplo, por que para el análisis térmico del intercambiador aplico diferencia de temperaturas logarítmico media,

DTLM=At2-At1/ln(At2/At1)=0

Luego para hallar la transferencia por unidad de área de captación me queda 7170/0x14,34 =infinito, no tiene sentido


Ahora aplico el mismo caudal, es decir, 430,2 l/h y el At2=14,41ºC

Hago lo mismo, DTLM=14,76ºC

y aplico 7170/14,76x14,34=33,88 con lo que no cumplo el requisito mínimo de 40 w/m2K.


¿es correcto todo lo anterior?

Para cumplir el mínimo de 40 w/m2K debo aumentar bastante el caudal en el secundario, ¿me estoy haciendo un lío?¿cómo lo resolveríais vosotros?

En cuanto a las temperaturas de entrada y salida en el secundario de este intercambiador de placas, ¿cuáles serían las "correctas?.

Espero vuestras impresiones, gracias.

Si quieres de recibir tal salto térmico en 15 grados es necesario tomar grande potencia del intercambiador 40 w/m2K * 15 = 600 w/m2 o reducir el caudal.

Saludos.

Muchas gracias Igor, pero la verdad sigo sin tenerlo claro.

Si disminuyo el caudal, aumento el At2, es decir, en el secundario, Lo único que veo tras echar mil números, es que tengo que aumentar el caudal en el secundario para que At2 disminuya. De este modo también disminuye DTLM y puedo cumplir la HE4-17 en el punto 3.4.3.

Sin embargo, si hago esto, no cumplo que el caudal en el secundario debe ser igual o un 10% menos aproximadamente del caudal primario (éste no tiene discusión)

¿alguien tiene alguna opinión más?

Un saludo

Tienes en cuenta el método LMTD? Según parece que utilizas las fórmulas de la transmisión de calor entre los líquidos en el movimiento a través de una pared. En primero para los tipos diferentes intercambiodores hay unos coeficientes especiales de la corrección, en segundo en la fórmula Q=U*A*LMTD el número A habrá el área de la superficie del intercambiodor en vez del área de los colectores. Estos números son determinados por el fabricante del intercambiodor para la producción.
Será fácil comunicarse con a ti al fabricante del intercambiodor y tomarle el programa del cálculo del intercambiodor o darle dados para el cálculo. Soy personal uso el programa del cálculo de un fabricante y sale bien.
Si no correctamente te he comprendido se comunica conmigo es privado, sería interesante conocer otra metodología del cálculo.

Saludos.

Gracias de veras Igor,

Analizaré con cuidado y más despacio lo comentado, y te cuento.

Un saludo

No puedes aplicar el método de LMTD cuando usas el mismo salto térmico en el primario y el secundario, no se trata de un problema técnico, sino un problema de método.

Si un fluido cede la misma cantidad de calor que absorbe el otro, como tu postulas, (*) la eficiencia del intercambiador te la digo sin cálculo, es 1.

Te recomiendo, igual que Igor, que trates de conseguir el Software del fabricante.

(*) Calculas con la igualdad v1xdens1xCe1xAt1=v2xdens2xCe2xAt2

Saludos.

Muchas gracias por las respuestas.

He estado repasando los comentarios y entiendo que la transferencia de calor es del 100%, con lo que el caudal del secunadrio, como había calculado me sale un 7% menos, que es lo que se ha comentado en varios sitios del foro.

Sin embargo, ¿como justifico el pto. 3.4.3 del HE4-17, que es donde me viene el problema?.

Si con la potencia de 7170 watios, obtengo para el caudal del primario un incremento de temperatura de 15,42º, la transferencia de calor por unidad de área de captador me sale:

7170w(15,42x14,34m2)=32w/m2K, que es sensiblemente menor que los 40w/m2K exigidos por el CTE en el punto mencionado anteriormente.

¿Cómo justifico este pto. del CTE? ¿Cómo se hace?.

Por favor, comentadme algo, porque no sé si me estoy haciendo un lío yo sola o qué.

Intentaré conseguir de todos modos el software del fabricante, pero de momento...¡necesito que me ayudeis!


Por otro lado, aplico DTLM porque lo he visto en un proyecto que me han facilitado al comprar un programa de cálculo y también en un libro de diseño e instalaciones de energía solar térmica que tengo. No digo que sea lo correcto, por eso lo pregunto.

Muchas gracias por vuestra ayuda, espero vuestros comentarios a ver si lo aclaro todo de una vez

Saludos

Una solución para salir del paso, si tienes la hoja de característica del fabricante para saltos térmicos similares a los que tu utilizas que pongas:

P: Potencia nominal dada por el fabricante para aplicación solar (dato).
A: Area de intercambio dada por el fabricante (dato).
DT: Diferencia de temperatura media (no logarítmica).

Y que justifiques que P/(A x DT) > 40 w/m2ºK, es una solución un poco pastelera, pero acaso podrá justificarte el proyecto, no obstante es imprescindible que prescribas componentes de los que puedas obtener datos fiables de manera sencilla.

Saludos.

Gracias nuevamente.

De todos modos, una curiosidad; ¿nunca habeis tenido que plantearos cumplir esta condición?.
Lo pregunto porque este punto viene en el CTE con lo que todas las instalaciones a las que aplique dicho documento deben cumplir este requisito.

Aplicaré la solución que me das cuando tenga los datos que me comentas (ya será como pronto el lunes). Espero no tener problemas al sustituir la superficie de capatción de la instalación solar por la superficie de intercambio del intercambiador.

Por lo que he creido sacar en claro después de mil horas "investigando" es que para cumplir este requisito tienes que tener diferentes incrementos de temperatura, menor en el secundario y por tanto mayor caudal en este lado del intercambiador.

Si hago esto, en principio, parece que el rendimiento disminye porque lo ideal es que la transferencia de calor sea del 100%, y los caudales iguales en ambos lados del intercambiador .

¿Me podeis indicar alguna normativa o documento de referencia donde venga lo de que los caudales primario y secundario tengan que ser iguales o como mucho un 10% menor este último?. He estado bssacndo en internet y en la bibliografía que tengo y no he encontrado nada al respecto.

Un saludo.

Buen y largo fin de semana a todos.

Mc, como has planteado el intercambio en vivienda?, con simultaneidad de viviendas o sin ella?, lo pregunto porque para que tu intercambio de calor se aplique bien "al paso" es necesario un caudal de entre 600 y 800 l/h en cada intercambiador según información de fabricantes para un modelo en concreto con potencia para una vivienda tipo.

Energy,
Siento que tomas un demasiado gran caudal en el intercambiador de vivienda. Cual potencia escoges el intercambiador y cuales temperaturas tomas sobre la entrada y la salida primario y secundario?

Hola de nuevo.

Energy, aplico simultaneidad. Para los caudales en cada vivienda, sigo los pasos explicados en un post, creo que se llama, dimensionado del intercambiador de consumo.

Me salen caudales de 1116l/h para las viviendas de 1 y 2 dormitorios (14 viviendas), y 1152l/h para las viviendas de 3 dormitorios (2 viviendas). Sumo todos los caudales de ellas y tengo de caudal total 17928 l/h, al que aplico coeficiente de simultaneidad Kv= 19+N/(10(N+1). Me queda un caudal para los intercambiadores de placas de 3765 l/h.

El primario son 430,2 l/h, que es donde creo tener el problema con el intercambiador. El resto creo que está bien calculado.

He encontrado las condiciones de Sodean donde habla que los circuitos primario y secundario deben ser iguales. ¿éstas son recomendaciones o son normativas de obligado cumplimiento?

Un saludo

Energy,
La elección de la potencia y el caudal el intercambio en vivienda depende de esto que escogerás el generador instantáneo en la vivienda o la acumulación en el acumulador.
En el primer caso dejo link
http://www.solarweb.net/forosolar/vi...eidad&start=15
En el segundo caso que no saldrían los caudales grandes (consumo punta es abastecido el volumen de la acumulación) es posible reducir la potencia del intercambiodor y conformemente el caudal. Es aproximado para el intercambiodor por la potencia 10kW será exigido el caudal 288 l/h, para el intercambiodor por la potencia 5kW será exigido el caudal 144 l/h.

Las condiciones de Sodean no son normativas (de hecho algunas no son ni lógicas), solo en el caso de que quieras optar a ayudas o subvenciones en cuya convocatoria se citen serán de obligado cumplimiento.

Saludos.

Mc, vale es lo lógico aplicar simultaneidad. Respecto al dimensionado del intercambiador decir que es complejo y debe realizarlo el fabricante del mismo. Tu le das los parámetros de entrada del primario, entrada del secundario, salida del secundario, caudal del primario y secundario y perdida de carga del primario, con esas variables el tendrá que dimensionar un intercambiador real, cuidado con los resultados.
Pongo mi ejemplo:
intercambiador de consumo en vivienda.
Perdida de carga en primario 2 mca
Caudal 1º de 600 l/h a 800 l/h para el funcionamiento correcto de cada uno. Creo recordar que salian 28 placas termosoldadas para todas las viviendas en principio.
Entrada del secundario a 10ºC ACS,Salida del Secundario a 35ºC ACS.
Hay que tener en cuenta la simultaneidad en los ramales.
Tendrás que regular por tanto con una válvula de 2 vías el paso o no del fluido caloportador por cada intercambiador porque no podrá dar a basto a todas a la vez con un caudal adecuado, por ello la simultaneidad.
Supongo que realizas este sistema para no interacumular?

Gracias Bruno y energyxxi por contestar, ayer no tuve timepo para entrar en el foro y no he podido darlas antes.

Energyxxi, recurro a intercambaidores de placas en viviendas porque no he encontrado acumuladores suficientemente pequeños como para cumplir RITE en cuanto a que el volumen de acumulación debe estar entre el 80 y el 100% de la demanda o consumo diario. Y tengo viviendas de 1 dormitorio, así que...intercambiadores.

Menos mal que el arquitecto me ha retrasado hasta la semana que viene el estudio porque aún no sé qué hacer con el intercambiador colectivo y sus caudales.

Bruno, aparte de las condiciones de Sodean ¿en qué otras normativas o reglamentos te exigen que los caudales para este interca,biador colectivo sean iguales? ¿O esto es sólo una recomendación (o sentido común, no sé )?

Muchas gracias

Ninguna normativa o reglamento que yo conozca lo exige.

Saludos.

Muchas gracias de nuevo.

La verdad, no sé qué hubiera hecho sin este foro, me ayuda un montón con las dudas.

Un saludo

Hay interacumuladores de 80 litros, el más pequeño que conozco, no se si se pueden decir marcas?.
Puedes probar a pasar de 22 litros a 60ºC a 45ºC, creo que salen 35l(equivalente energético) +/-.
Mira si cumples con el nuevo volumen de acumulación.

Si tienes viviendas pequeñas y sigues pensando en complicarte algo más, el intercambiador de placas te saldrá más pequeño puesto que imagino sólo habrá un cuarto de baño. Eso baja el precio.
Si son pocas viviendas no uses simultaneidad ni válvulas de 2 vías, eso abarata mucho, la bomba podrá con todas a la vez.