¿Por qué se emplean grupos de recirculación secundarios en algunos equipos consumidores y en otros no?

Los grupos de recirculación en instalaciones de fluido térmico, pueden ser necesarios por dos razones:

Solucionar un problema hidráulico. Causas

• Si un determinado punto consumidor se encuentra a una distancia importante de la bomba principal del aparato y existen otros aparatos más cercanos.
• Ese aparato consumidor, aunque cercano a la bomba principal de la instalación, tiene una pérdida de carga por su diseño.

Estas situaciones provocarán que el caudal que llegue a ese aparato consumidor sea inferior al que necesita para su funcionamiento correcto.

Requisito térmico

Consumidores críticos que precisan que la temperatura sea muy precisa – por ejemplo +/- 2 ºC –o que en la práctica es lo mismo térmicamente, muy uniforme. Aunque no exista problema hidráulico, una temperatura precisa implica una diferencia de temperaturas entre entrada y salida del equipo, un ΔT muy bajo y por tanto caudal elevado.

Aumento de producción

Esta es una razón muy excepcional. Supongamos que se precisa en un equipo determinado que produzca 1000 kg/h de un producto obligatoriamente, pero en su momento se adquirió una maquinaria que sólo producir 950 kg/h. No es posible sustituir la maquinaria, ya sea por coste económico elevado, necesidad de mayor espacio u otra razón.

Si la diferencia de producción es poca, y siempre bajo un estudio técnico riguroso, puede aumentarse la producción con una bomba de recirculación que vehiculará mayor caudal y por tanto más velocidad a la superficie de intercambio del equipo, mejorando el coeficiente de transmisión de calor y por tanto, la producción. Implicará un coste económico, pero es posible que sea inferior a la de un equipo nuevo y las necesidades de espacio serán con casi toda seguridad, inferiores. Repito no es un caso habitual.

Veamos un ejemplo

En una instalación la temperatura de suministro a los equipos es de 200ºC.

Existe en un aparato consumidor con una potencia requerida de 100 kW.

Con un calor específico del fluido térmico de 2000 J/kg K, el caudal necesario sería de

$$Q=m\times c_p\times \mathrm{\Delta }T$$

En donde:

$$Qpotencia\; térmica\; (W)$$ $$mcaudal\; másico\; de\; fluido\; térmico\; (kg/s)$$ $$c_{p}calor\; específico\; del\; fluido\; térmico\; (J/kg\; K)$$ $$\mathrm{\Delta }Tsalto\; térmico$$

Suponemos que el salto térmico ideal en el aparato consumidor es de 20ºC. Tendremos:

$$m=\frac{Q}{c_p\times \mathrm{\Delta }T}=\frac{100000}{2000\times 20}=2.5\text{ kg/s}$$

Equivalente aproximadamente a 9,3 m3/h de fluido térmico.

Si el aparato consumidor está muy alejado de la sala de calderas y por tanto de la bomba principal, habrá pérdidas de carga por longitud de tuberías, curvas, etc.

Si el caudal que llega al aparato consumidor es de 5 m3/h, aproximadamente 1,4 kg/s. Tendremos:

$$\mathrm{\Delta }T=\frac{Q}{m\times c_p}=\frac{100000}{\mathrm{1,4}\times 2000}=\mathrm{35,71}\text{ ºC}$$

Esta diferencia de salto térmico, hará que el aparato consumidor no tenga la producción requerida y además sea de peor calidad, ya que no será uniforme la transmisión de calor al producto final.

Con una bomba secundaria de recirculación, el caudal que llegará a ese circuito secundario procedente de la bomba general de la instalación, será un poco mayor, ya que no existirá la pérdida de carga propia del aparato consumidor, que será absorbida por la bomba secundaria.

En lugar de 35,71ºC de salto térmico en el ramal de la instalación general, suponemos que será del orden de 34ºC. La potencia suministrada continuará siendo de 100 kW, y este salto superior a 20ºC, supondrá una disfunción exclusivamente para la caldera, no para el equipo consumidor, puesto que este tendrá el caudal que su funcionamiento requiere gracias a la bomba secundaria.

Podemos resumir en que:

• La potencia será suministrada por la caldera – no podía ser de otra forma -.
• El caudal al sistema de recirculación será suministrado por la bomba general del circuito
• El caudal al equipo consumidor será suministrado por la bomba de recirculación secundaria.