Aclaración de los términos «en serie», «en paralelo» y «en cascada»

Aclaración de los términos «en serie», «en paralelo» y «en cascada»

Atendiendo a la duda de un suscriptor, en este tutorial, exploraremos en profundidad tres conceptos empleados en el diseño de circuitos hidráulicos: las configuraciones en serie, paralelo y cascada. En el vídeo, veremos ejemplos prácticos utilizando bombas de calor en distintas configuraciones para aclarar cuándo es conveniente usar cada disposición y las diferencias entre ellas.

Configuración en Paralelo

En primer lugar, abordaremos la configuración en paralelo. En un circuito paralelo, el caudal se divide entre los equipos, permitiendo que cada uno reciba una porción del flujo total. Esto se traduce en que cada bomba de calor u otro equipo térmico puede operar a un salto térmico similar, lo que facilita el control de la temperatura y el balance de energía dentro del sistema.

Durante el vídeo, revisaremos cómo identificar un circuito en paralelo mediante el análisis de los caudales, centrándonos en la distribución del flujo en las bifurcaciones. Explicaremos que, al ser un circuito en paralelo, el equipo más cercano a la entrada del caudal recibe más flujo debido a la menor pérdida de carga. Este tipo de disposición puede equilibrarse mediante válvulas específicas, aunque en el ejemplo presentado no se implementa.

Además, veremos que esta configuración es común en generadores térmicos y que, aunque ya no está prohibido por normativa utilizar equipos en serie, en la mayoría de los casos la configuración en paralelo sigue siendo preferible.

Configuración en Serie

La configuración en serie, en cambio, tiene características distintas que la hacen menos frecuente en instalaciones térmicas convencionales. En un circuito en serie, el caudal de entrada pasa íntegramente por cada equipo, secuencialmente, lo cual incrementa la temperatura (si se trata de un generador térmico).

Examinaremos las circunstancias en las que esta configuración puede ser necesaria, como en aplicaciones industriales específicas que requieren un aumento considerable de temperatura. Sin embargo, este tipo de configuración conlleva varios inconvenientes, entre ellos la necesidad de que todos los equipos operen con el mismo caudal, lo que puede ser complicado de mantener. Esto se traduce en una menor versatilidad y en el riesgo de un desgaste desigual de los equipos.

Para dar más contexto, en la lección ilustramos cómo en otros ámbitos, como en el de las bombas hidráulicas o compresores centrífugos, el uso en serie es más común debido a las necesidades de aumentar significativamente la presión. Así, en ciertos escenarios, como cuando se necesita cargar una caldera de vapor a alta presión, disponer las bombas en serie tiene sentido. No obstante, en instalaciones térmicas convencionales, esta configuración es poco habitual y generalmente desaconsejada.

Concepto de Cascada

Finalmente, abordaremos la configuración en cascada, un término que puede referirse a dos disposiciones distintas según el contexto. Es importante entender ambas acepciones para saber cómo implementarlas adecuadamente en función del tipo de sistema.

1. Cascada en paralelo: En el ámbito de instalaciones térmicas, el término «cascada» se usa para describir la parcialización de equipos conectados en paralelo. En otras palabras, es una forma de controlar la activación de equipos según la demanda térmica. Esta técnica permite que, cuando se necesita una menor carga térmica, solo funcione uno de los equipos, y que, cuando la demanda aumenta, se incorporen sucesivamente otros equipos. Esta secuencia optimiza el rendimiento, ya que permite a los sistemas operar cerca de su eficiencia máxima durante todo el año. Este tipo de control en cascada permite una gestión equilibrada del uso de los equipos.
2. Ciclo en cascada: En la refrigeración industrial, el término «ciclo en cascada» se refiere a dos circuitos frigoríficos conectados de forma que el evaporador de un sistema actúa como condensador del otro. Este tipo de cascada es común en sistemas de refrigeración de baja temperatura donde se combinan distintos refrigerantes para lograr temperaturas extremas sin sobrecargar un único ciclo. Un ejemplo típico es el uso de CO₂ y amoníaco en sistemas de refrigeración. En el vídeo veremos cómo este tipo de cascada puede mejorar la eficiencia en aplicaciones industriales que requieren temperaturas muy bajas. Esta disposición permite que cada ciclo trabaje en su rango óptimo, reduciendo las presiones de trabajo y mejorando la eficiencia general del sistema. En el sector de instalaciones térmicas, esta técnica se aplica a bombas de calor en configuraciones donde un equipo prepara el agua a una temperatura intermedia, y otro, conectado en cascada, eleva la temperatura final.

Recapitulación: Serie, Paralelo y Cascada

Para finalizar, el vídeo ofrece un resumen conciso de cada configuración, destacando los aspectos principales de cada una. En un circuito en paralelo, el caudal se divide entre los equipos; en serie, el caudal pasa íntegramente por cada equipo secuencialmente, mientras que en la cascada, la activación secuencial de los equipos o la conexión de ciclos frigoríficos permite gestionar la demanda o alcanzar rangos de temperatura más amplios.