Un serpentín circular es un tipo de intercambiador de calor de recuperación de energía que se coloca con mayor frecuencia dentro de las corrientes de aire de suministro y escape de un sistema de tratamiento de aire, o en los gases de escape de un proceso industrial, para recuperar la energía térmica. Generalmente, se refiere a cualquier corriente intermedia utilizada para transferir calor entre dos corrientes que no están conectadas directamente por razones de seguridad o practicidad. También puede denominarse circuito circular , serpentín de bombeo o intercambiador de calor acoplado a líquido . [1]
Un sistema de serpentín circular típico comprende dos o más serpentines de tubos con aletas de varias filas conectados entre sí mediante un circuito de tuberías de bombeo. Las tuberías se cargan con un fluido intercambiador de calor, normalmente agua, que recoge calor del serpentín de aire de escape y lo cede al serpentín de aire de suministro antes de regresar nuevamente. Así, el calor de la corriente de aire de escape se transfiere a través del serpentín de tuberías al fluido en circulación, y luego desde el fluido a través del serpentín de tuberías a la corriente de aire de suministro.
El uso de este sistema generalmente se limita a situaciones en las que las corrientes de aire están separadas y no se puede utilizar ningún otro tipo de dispositivo, ya que la eficiencia de recuperación de calor es menor que otras formas de recuperación de calor aire-aire. Las eficiencias brutas suelen estar en el rango del 40 al 50%, pero lo más importante es que las eficiencias estacionales de este sistema pueden ser muy bajas, debido a la energía eléctrica adicional utilizada por el circuito de fluido bombeado.
El circuito de fluido que contiene la bomba de circulación también contiene un vaso de expansión para adaptarse a los cambios en la presión del fluido. Además, hay un dispositivo de llenado para garantizar que el sistema permanezca cargado. También hay controles para anular y apagar el sistema cuando no sea necesario, y otros dispositivos de seguridad. Los tramos de tubería deben ser lo más cortos posible y deben dimensionarse para velocidades bajas para minimizar las pérdidas por fricción, reduciendo así el consumo de energía de la bomba. Es posible recuperar parte de esta energía en forma de calor emitido por el motor si se utiliza una bomba de rotor húmedo, en la que una camisa de agua rodea el estator del motor, captando así parte de su calor.
El fluido bombeado deberá protegerse contra la congelación y normalmente se trata con un anticongelante a base de glicol . Esto también reduce la capacidad calorífica específica del fluido y aumenta la viscosidad, aumentando el consumo de energía de la bomba y reduciendo aún más la eficiencia estacional del dispositivo. Por ejemplo, una mezcla de 20 % de glicol brindará protección hasta -10 °C (14 °F), pero aumentará la resistencia del sistema en un 15 %.
Para el diseño de serpentín de tubo con aletas, existe un rendimiento máximo correspondiente a un serpentín de ocho o diez filas; por encima de este, el consumo de energía del motor del ventilador y de la bomba aumenta sustancialmente y la eficiencia estacional comienza a disminuir. La causa principal del aumento del consumo de energía radica en el ventilador; para la misma velocidad frontal, menos filas de serpentines disminuirán la caída de presión del aire y aumentarán la caída de presión del agua. El consumo total de energía normalmente será menor que el de un mayor número de filas de serpentines con caídas de presión de aire más altas y caídas de presión de agua más bajas.
Normalmente, la transferencia de calor entre corrientes de aire proporcionada por el dispositivo se denomina " sensible ", que es el intercambio de energía, o entalpía , que resulta en un cambio en la temperatura del medio (aire en este caso), pero sin cambio en el contenido de humedad. .