Cálculo del Tanque de Almacenamiento Térmico

Selección del Tanque de Almacenamiento Térmico

El tanque de almacenamiento térmico se selecciona para una fuente de calor previamente elegida (caldera) y se calcula de manera que pueda acumular todo el calor producido por esta fuente, o para un consumidor que debe ser abastecido de calor producido por una fuente de baja potencia antes del tiempo de consumo de calor.

La prioridad en la selección de un tanque de almacenamiento térmico será la fuente si su potencia o tiempo de generación de calor está limitado, por ejemplo:

• En un esquema con una caldera de combustible sólido para acumular calor de una carga de combustible y su posterior utilización por el sistema de calefacción durante el día.
• En un colector solar para recolectar calor durante las horas de luz y su uso uniforme o en picos durante el día en el sistema de suministro de agua caliente.

La prioridad en la selección de un tanque de almacenamiento térmico será el consumidor si es necesario cubrir una carga térmica dada en un tiempo determinado, por ejemplo:

• En sistemas de calefacción donde la fuente de calor es una caldera eléctrica que solo funciona durante la tarifa nocturna reducida.
• En sistemas de suministro de agua caliente con un consumo pico alto de agua caliente y calentamiento de esta agua por una fuente de baja potencia durante el día (este esquema se utiliza en baños).

Cálculo del Tanque de Almacenamiento Térmico

El cálculo del tanque de almacenamiento térmico consiste en determinar la capacidad acumulativa del volumen de agua almacenado. La capacidad acumulativa del agua se caracteriza por una capacidad calorífica de 4.187 kJ * kg/°C. Esto significa que para calentar un kilogramo de agua en 1°C, se necesita suministrar una cantidad de calor equivalente a 4.187 kJ o, lo que es lo mismo, = 1 kcal = 1.163 W. Por ejemplo, si tenemos un tanque de almacenamiento térmico con un volumen de 1000 litros (más adelante, se asume que la masa de 1 litro de agua es igual a 1 kg) y lo calentamos a 50°C, acumulará una energía térmica de 1000 * 50 = 50,000 kcal = 0.05 Gcal = 58 kWh. Al extraer el calor y enfriar el tanque en 50°C, se eliminarán 0.05 Gcal de calor, respectivamente.

Dependiendo del esquema de aplicación, se utilizan diferentes métodos para calcular los tanques de almacenamiento térmico, pero en general, al seleccionar un tanque, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

• Cuanto mayor sea el consumo pico de calor en comparación con el promedio horario y cuanto mayor sea su duración, mayor debe ser el volumen del tanque de almacenamiento térmico.


• Cuanto mayor sea la entrada pico de calor y más corta sea su duración, mayor debe ser la potencia del intercambiador de calor, ya sea externo o integrado en el tanque de almacenamiento térmico.


• La presión nominal del tanque de almacenamiento térmico PN debe ser mayor que la presión de trabajo máxima en el punto de su conexión.


• En tanques de almacenamiento térmico con dos o más intercambiadores de calor, los sistemas con una temperatura más alta están conectados a los intercambiadores de calor superiores y los de menor temperatura a los inferiores.


• El tanque de almacenamiento térmico conectado a la caldera de combustible sólido debe almacenar el calor generado por al menos una carga de la caldera.


• Todos los esquemas con tanques de almacenamiento térmico deben tener un tanque de expansión y una válvula de seguridad.

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