Fluidos de transferencia térmica

La función de los fluidos de transferencia térmica en un SST es la transferencia de calor desde el absorbedor hacia el deposito mediante la circulación del fluido por el absorbedor.

Están compuestos de agua o agua mezclada con anticongelantes. Cuando los problemas de congelación no pueden ser superador o son complejos, se deben utilizar anticongelantes.

Se deberá cumplir con los siguientes requisitos:

  • Este sistema solo se utilizara en circuitos indirectos.
  • Como anticongelantes se podrá utilizar propilen-glicol u otro anticongelante similar que no presente riesgo para la salud humana. No se permite el uso de mezclas de agua con etilen-glicol.
  • Si se utiliza propilen-glicol, su proporción en la mezcla con agua no será inferior al 15%.
  • No deberá ser toxico, ni irritar la piel, ni contaminar el medioambiente.
  • Debe mantener sus propiedades de protección contra el congelamiento y corrosión, calor especifico, pH y todas aquellas que indique el fabricante.

Algunas consideraciones para la elección del fluido de transferenca térmica:

  • Mayor Cp
  • Menor Viscosidad
  • Baja temperatura de congelación
  • Alta estabilidad térmica
  • Químicamente inerte
  • No corrosivo
  • Baja concentración de sales calcarias
  • No tóxico
  • Barato

A mayor Cp y menor viscosidad, se produce una disminución de el caudal necesario de transferencia entre colectores y acumuladores, reduciendo con ello la dimensión de las tuberías y de la bomba.

El agua, es un excelente ejemplo de esto, como vemos en la información proporcionada por las siguientes gráficas. Por lo tanto, se recomienda el uso de anticongelantes, solo cuando los problemas de congelación no pueden ser superados.

           

 

¿Cómo determinar el calor especifico del fluido?

El Cp (kJ (kg °C) depende de la temperatura y del porcentaje de anti congelante en la mezcla.

Al adicionar anticongelantes l fluido de transferencia de calor, provocamos una disminución en el calor específico del fluido, por lo tanto, es necesario aumentar el caudal de transferencia de calor y la potencia de la bomba.

En el gráfico siguiente podemos ver que entre más porcentaje de anticongelante en el fluido de transferencia, la temperatura de congelación será menor.

Porcentaje de mezcla en función de la temperatura de congelación
Variación de la densidad en la mezcla. aumento de la densidad con aumento de anti-congelante en la mezcla.
Variación de la temperatura de ebullición de la mezcla

La adición de anticongelantes al fluido de transferencia produce también un aumento en la temperatura de ebullición.

Variación de la temperatura de ebullición según la presión

La temperatura de congelación se relaciona directamente con la presión del fluido de transferencia térmica, por lo tanto, la temperatura de congelación de una mezcla con anti-congelante puede ser determinada con un refractómetro o densímetro.

Variación de la Cp de la mezcla. Disminución del Cp con aumento del porcentaje de anti-congelante en la mezcla
Caudal recomendado

El aumento del caudal aumenta a transferencia de calor, pero también la potencia consumida por la bomba. A partir de un cierto valor, no vale la pena aumentar el caudal porque la ganancia térmica deja de aumentar en forma significativa.

Ejemplo:

Considerando un colector con F ́Ul=3,7 y un fluido térmico con 20% de anti-congelante funcionando a 60°C.