¿Por qué en las calderas de fluido térmico se conectan los serpentines en serie y no en paralelo?

Caudal único. Hidráulica común

Con serpentines en serie todo el caudal de fluido térmico pasa por todos los pasos, siendo el mismo para cada serpentín y evita que haya preferencias de paso si los ramales estuvieran en paralelo, con velocidad igual en todos los tubos que conforman los serpentines. Esto podría ser minimizado con un cálculo hidráulico que cambiara el diámetro de alguno de los serpentines para facilitar una repartición relativamente homogénea, pero entonces influiría en la superficie de intercambio priorizando la transmisión de calor en alguno de los serpentines.

Seguridad frente a sobrecalentamientos locales

Con serpentines en paralelo, sería obligado un control de caudal en cada serpentín, ya que la obturación parcial de uno de ellos, no sería en muchos casos detectada por el equipo de control – presostato diferencial, externo a la caldera -, lo que sería un riesgo importante de degradación de la carga de fluido térmico y en caso extremo de peligrosidad.

Instrumentación y control más sencillo, económico y fiable

Un control de caudal interior al equipo por cada serpentín implicaría equipos de control especiales que aguantaran temperaturas elevadas y por ello, de coste económico importante, ya sea por el propio equipo de control, como por la complejidad mecánica de instalación del mismo, no teniendo además ningún tipo de beneficio en el rendimiento de la caldera.

No sólo habría que considerar controles de caudal para cada serpentín, sino también como mínimo, indicadores de temperatura en cada uno de ellos.

La temperatura del fluido térmico que se alcanzaría en el primer serpentín, el que cierra la cámara de combustión, sería más elevada que la del segundo serpentín intermedio y mucho mayor que la del tercer serpentín. El primer serpentín absorbería el calor prácticamente en su totalidad por radiación de la llama del quemador, mientras que el segundo lo haría por tanto por radiación, mucho menor que el primero y por convección. En el tercer serpentín, la absorción por radicación sería prácticamente mínima, y sería por convección en su mayor parte.

¿Que implicaría? Temperatura del fluido térmico más elevada que en el segundo y mucho más que en el tercero.

Como la temperatura tanto de control como de alarma se encuentran en el exterior del equipo, su información no sería correcta, al ser la temperatura que se indicara una mezcla de las tres temperaturas. Al igual que con el control de caudal, se deberían instalar en el interior del equipo, controles y seguridades de temperatura. Otra vez equipos especiales, con montajes mecánicos complejos.

¿Hay pues alguna ventaja para colocar los serpentines en paralelo?

Podríamos decir que ninguna. Con ese conexionado, se disminuye la pérdida de carga de la caldera, que por otro lado no es un problema. Las pérdidas de carga de una caldera de fluido térmico pueden oscilar entre 1 bar y 4 bar – esta sería una pérdida de carga para equipos del orden de 7 MW o más -, que no implica bombas especiales por presión, ni costes importantes.