Estudio Térmico y CFD de un Serpentín de Calentamiento para un Tanque de Almacenamiento de Betún

Estudio de ingeniería térmica para estimar la potencia calórica adicional necesaria para elevar una masa de betún dentro de un tanque de almacenamiento existente, desde una temperatura ambiente mínima hasta 120°C en un periodo transitorio de calentamiento de 24 horas, utilizando el serpentín interno existente (58 mm de diámetro externo). El estudio combinó cálculos teóricos de balance térmico con simulación CFD para capturar las pérdidas convectivas y el comportamiento no newtoniano del betún, concluyendo que el serpentín actual puede suministrar la potencia requerida si se incrementa la velocidad del fluido de calentamiento a 1 m/s y se promueve el movimiento interno de la masa de betún para mejorar la transferencia de calor por convección. Se evaluaron escenarios adicionales, incluyendo un serpentín externo tipo media caña y un serpentín tipo anillo externo, este último analizado también mediante FEA bajo una condición de calentamiento de 72 horas, confirmando que las soluciones de serpentín externo son considerablemente menos eficientes que la interna debido a la baja conductividad térmica del betún, que se comporta más como un aislante que como un conductor. A partir de estos resultados, el estudio entregó recomendaciones claras y prácticas, favoreciendo el calentamiento interno con agitación o recirculación sobre las soluciones externas, e identificando una resistencia eléctrica interna como alternativa viable para operación desasistida durante los fines de semana.