Elementos de los sistemas de calefacción

Sistemas de calefacción

Existen distintos tipos de calefactores, cada uno de ellos está diseñado para satisfacer las necesidades de cada uno de los individuos y sus demandas de climatización. La característica principal del sistema es la uniformidad del calor. Los dispositivos encargados de climatizar la vivienda reparten el aire caliente de manera uniforme en toda la dependencia. Este tipo de climatización se logra a través del uso del gas natural o del suelo radiante (el cual puede ser alimentado por energía solar o calderas.

Tipos de sistemas de calefacción

• Suelo radiante: como ventajas principales se señala que el suelo radiante es silencioso, no reseca el aire ambiente y es beneficioso para personas que padecen afecciones respiratorias y cardíacas ya que evitan la formación de microorganismos en el piso.
• Calefacción central por aire caliente: se efectúa por caños de aire caliente conectados, también, a una caldera la cual puede o no alimentarse a gas; esta última se instala por debajo del primer piso de la vivienda para así asegurar la circulación natural del agua caliente. El aire frío del interior o del exterior penetrará en la cámara y se convertirá en aire caliente cuando entre en contacto con las paredes calientes de la caldera.
• Radiadores: en este caso se aconseja colocar un modular a gas y radiadores cuartos pequeños los aparatos transmitirán el calor proveniente del modular. Son económicos y puede calefaccionar espacios de hasta 25 m2. La temperatura ideal que debemos mantener dentro de una dependencia oscila entre los 18 °C y 22 °C y por eso sería un derroche de energía conectar los radiadores cuando la temperatura es superior a las mencionadas.

En caso de contar con una calefacción central realizada a través de diversas consolas de aire acondicionado, la temperatura se controlará mediante la consola central, ésta manejará las que fueron ubicadas en las habitaciones.

Calderas

Las calderas constituyen un sistema de calefacción de comodidad, que utilizadas con gas natural de red resulta económico y limpio. Los radiadores del sistema de calderas lleva el calor hasta el último rincón en forma homogénea, con calor regulable con un simple termostato, evitando cambios de temperatura agresivos de un espacio a otro.

El sistema de calefacción por calderas permite contar con agua caliente ilimitada para baños, cocina, y procesos que se requiera. El gas natural es la energía de suministro continuo más económica, y proporciona a los aparatos que lo utilizan el aprovechamiento máximo de la energía, lo que se traduce en ahorro.

El gas ocupa un puesto predominante entre los combustibles utilizados para calefacción por calderas pues es un elemento limpio, no contaminante y eficaz, además de que su costo es bajo.

Si bien el sistema de caldera es uno de los más sencillos su instalación, debe casi necesariamente realizarse al momento de la construcción de la obra. Además, las calderas necesitan bastante mantenimiento, aunque al resultar un sistema económico la amortización de la instalación y el mantenimiento se verifica rápidamente.

El calor tiende a elevarse por lo que la caldera suele colocarse en subsuelos. Cuando el aire se calienta, humedecido por un dispositivo con agua dentro de la misma caldera, el aire sube a las habitaciones y atraviesa las rejillas que se abren o cierran para regular la temperatura de cada habitación.

Se debe advertir al momento de la instalación, que los tubos tengan un diámetro considerable, cuenten con una inclinación ideal, y se encuentren con el aislamiento correcto, dado que cualquier deficiencia en este aspecto produce pérdidas de calor. De todas formas las calderas permiten eliminar este problema a través de ventiladores o sopladores que circulan gran cantidad de aire; también es útil agregar filtros para asegurar la limpieza de aire.

Características generales

Los tipos de calderas son muy diversas pero las que funcionan a vapor poseen dos partes principales, la cámara de vapor y la cámara de agua; la primera se trata de un espacio ocupado por el vapor en el interior de la caldera, es allí en donde se efectúa el proceso de separación del vapor del agua. El volumen de esta cámara dependerá del consumo de vapor, cuanto mayor éste sea, más grande será dicha cámara; la cámara de agua por su parte, es un espacio que se encuentra dentro de la caldera.

Las más antiguas se componen de uno a dos cilindros unidos entre sí y cuentan con una capacidad superior a 150H de agua por cada m2 de superficie de calefacción; las que poseen un volumen mediano, incluyen varios tubos de humo y algunos de agua, por ende se logra un efecto de incremento de calefacción sin aumentar el volumen total del agua.

Los tipos de calderas pequeñas cuentan con numerosos tubos de agua de pequeño diámetro, los cuales permiten aumentar la superficie de calefacción.

Calderas industriales

La definición de caldera industrial señala que son dispositivos empleados para calentar agua o generar vapor a una presión muy superior a la atmosférica; cuentan con un compartimiento en donde el combustible se consume, mientras que en otro se coloca el agua que luego se convertirá en vapor.

Este tipo de artefactos se empleaban principalmente en la rama industrial, pero con el correr de los años las calderas fueron vistas como una posibilidad de calefacción en las viviendas.

Son generadoras de vapor, también son descritas como una combinación de equipos que se utilizan para recuperar calor que emplean al mismo tiempo, aparatos para transmitir el calor disponible. Ampliamente utilizadas en plantas que realizan calentamiento de fluidos y aire, vaporización, aireación del agua, trazado de vapor, generadores de vacío y mantenimiento de otros equipos.

Una caldera industrial básica se compone de: un hogar el cual se encuentra en contacto directo con la flama y quemadores en donde se lleva a cabo la combustión. Los combustibles que se emplean pueden ser de tipo líquido, sólido o gaseoso; también poseen tubos, atemperadores y bancos generadores.

Se dividen en tres tipos:

• Acuotubular: transportan el agua dentro de tubos.
• Pritubular: transportan el fuego que viaja a través de los tubos.
• Función seccional: se componen de secciones huecas dentro de las cuales circula el agua.

Las calderas industriales necesitan de un buen combustible; están caracterizadas por un alto poder calorífico, un grado específico de humedad y un porcentaje de materias volátiles y cenizas. Es necesario analizar los combustibles a utilizar en cada dispositivo, el análisis químico es el que permite distinguir los elementos que forman parte del combustible; debe haber una exactitud correcta entre las mezcla aire y combustible, de lo contrario no sólo puede dañarse la caldera industrial, sino que pueden producir serios accidentes.

Es necesario tomar todas las precauciones necesarias antes de manipular estos artefactos como sus fuentes de energía.

Desventajas

• Necesitan de un buen mantenimiento, y en caso de dañarse, de un adecuado servicio técnico.
• La corrosión y la oxidación son muy comunes si la caldera no está confeccionada en acero inoxidable o un material confiable; también sufren de arrastre, formación de espuma, incrustaciones, contaminaciones del vapor y del condensado, formación de lodos y mala transferencia del calor.
• Cuando las calderas industriales padecen de incrustación se produce una reducción de la eficiencia en la transferencia del calor, se aumenta la presión del cabezal y el consumo del combustible; debido al sobrecalentamiento, las piezas que componen a las calderas industriales se deforman y provocan fallas que inducen a fugas y explosiones.
• La corrosión, por su parte, es producida por los bajos valores de pH (inferiores al 11.5) y a la presencia de acidez; en presencia de este mal, las piezas metálicas se afinan y se forman depósitos aislantes en las tuberías provocando una alteración del agua.
• La oxidación es provocada por un alto nivel de oxígeno presente en el agua mientras que la formación de lodos se genera cuando se rompe el equilibrio entre el contenido de los STD y el residual de diversos tratamientos térmicos; los lodos taponan las tuberías hasta llegar a obstruirlas.

Calefacción eléctrica

Características

• Mayor costo.
• Bajo mantenimiento.
• Limpieza.
• Facilidad de instalación.
• No requiere grandes espacios.
• Mayor velocidad de producción de calor.
• Tiene 100% de aprovechamiento de la energía eléctrica.
• No produce emanaciones por lo que no compromete la salud de los usuarios ni del medio ambiente.
• Posibilidad de cortocircuito, presente en toda instalación eléctrica que no recibe los cuidados necesarios.

Tipos y usos

La calefacción eléctrica por acumulación se consigue a través de acumuladores de calor en cuyo interior poseen material refractario con resistencias eléctricas, que capturan el calor durante las horas de tarifa reducida para emitirlo a discreción del usuario durante las horas del día.

La calefacción eléctrica por acumulación no es un mal sistema para zonas sin grandes disminuciones de temperatura en invierno (no son aconsejables para temperaturas menores a 0 grados centígrados, pues lo torna ineficiente). La calefacción eléctrica individual se consigue a través de los conocidos radiadores y convectores, ideales para espacios pequeños.

Losa radiante o suelo radiante

Resultan invisibles dado que su instalación procede dentro de la estructura del edificio. En vez de utilizar radiadores externos, los ductos de calefacción se ubican en el suelo o las paredes de la construcción.

Consiste en la instalación de calefactores dentro de la estructura (suelo, techo o pared), conectados a una central de emisión (caldera eléctrica, etc.) o de ductos por los cuales se hace circular agua a diferentes temperaturas calentadas o enfriadas por diversos métodos.

Es el sistema de transmisión de calor más natural de todos, fiel émulo del sol que irradia su calor bajo el mismo concepto. La calefacción por losa radiante o suelo radiante se nutre de las ventajas de la radiación calórica entre cuerpos. Un cuerpo posee más temperatura que los cuerpos que lo rodean y tiende a eliminar el exceso.

Componentes

Los principales componentes de un sistema de losa radiante o suelo radiante son la caldera o fuente, la bomba de circulación, el colector, las válvulas, los termostatos, el caudalímetro, las serpentinas, los sistemas de automatización, los reguladores, entre otros.

Características

• Tiene la ductilidad de poder brindar frescura en épocas de calor, simplemente con hacer circular agua helada a través de los ductos en vez de agua caliente, aunque nunca adquieren la frescura que pueden proporcionar otros artefactos.
• La losa radiante o suelo radiante para el verano tiene la ventaja de no resecar el ambiente y es mucho más económico que cualquiera de los otros sistemas.
• El sistema de losa radiante o suelo radiante brinda calor uniforme a los ambientes, cualquiera sea la clase de edificio, dirigiendo el calor al interior del espacio y reduciendo el de las paredes y techos, pues únicamente se convierte en calor cuando contacta con una superficie más fría; esto redunda en un ahorro importantísimo de energía y dinero.
• Los sistemas actuales de losa radiante o suelo radiante, permiten brindar calefacción a los diferentes espacios de manera individual o simplemente admite la instalación de un termostato en cada ambiente para su autorregulación.
• Existen dos tipos de sistemas de losa radiante o suelo radiante: por folio y por cable, y no se recomienda para cualquier construcción a pesar de ser el sistema más confortable. El calor se propaga hacia arriba y el agua se mueve por las tuberías a unos 45 grados, que en contacto con la cubierta del suelo, techo o pared no supera los 30 grados centígrados.
• La losa radiante o suelo radiante permite ganar espacio, en virtud de no necesitar de radiadores externos y de calefaccionar cada habitación por separado.
• Las calderas de condensación son económicas, aunque lentas para producir la temperatura deseada, por lo que a veces no se las apaga, aún cuando la temperatura exterior no amerita que continúen funcionando.
• No admiten la colocación de alfombras de gran calibre, si es que el sistema se halla en el piso. Obviamente, el sistema de losa radiante o suelo radiante es ideal para cuando se comienza la construcción, dado que pretender instalarlo después; si bien no es una tarea imposible, requiere una gran obra.
• Los avances en materiales con las nuevas tecnologías de procesos, han disminuido los gastos de mantenimiento para la reparación de cañerías por corrosión o roturas y de la fuente (se utilizan cañerías de polietileno reticulado).
• La energía de este tipo es económica, en relación al alto rendimiento (100%) de la energía utilizada y producida, y por la posibilidad de contratación de tarifas reducidas, además de que a futuro se prevé que sea la energía más económica de todas.
• Los sistemas de losa radiante o suelo radiante necesitan de menor mantenimiento y mayor selectividad de uso; además de no producir emanaciones perjudiciales para el medio ambiente.

Radiadores

El calor es una de las formas en que se expresa la energía que se transmite, a través de ondas electromagnéticas por conducción, convección o radiación. En la conducción el calor se transfiere entre moléculas de manera directa; en la convección mediante el movimiento del aire caliente que asciende, y en la radiación se transforma la energía radiante en energía por agitación de moléculas sin necesidad de un medio transmisor.

La humedad debe estar entre el 50 y el 70% y la calidad del aire depende de su renovación y la colocación de materiales ecológicos en la construcción de los edificios y en la decoración de los mismos.

En cuanto a la temperatura existen valores estándares que reflejan el buen funcionamiento corporal: de 20 a 18 °C para jóvenes. Para personas entre los 30 y los 40 años de edad, la temperatura debe manejarse en extremos de 21 y 19 °C, y un grado o dos más, para personas mayores. Si en cambio se están realizando actividades, los parámetros deben reducirse dos grados para cada categoría.

Características

• Toman el aire del ambiente y lo calientan mediante una resistencia para luego devolverlo en esas condiciones al ambiente.
• Permiten obtener calor de manera veloz y brindan un servicio silencioso y seguro dado que todos se regulan por termostatos.
• Son rápidos, no requieren instalación y son de suma eficacia para alcanzar un mínimo confort.
• Suelen colgarse de una de las paredes del ambiente aunque en la actualidad existen modelos portátiles.
• No producen gran gasto de energía ya que su demanda de calor es mínima.
• Actualmente son electricidad que brinda bajo consumo, alto rendimiento y seguridad dado que los compartimentos contenedores se realizan en acero blindado y el aceite no genera presión como otros líquidos.
• La calefacción directa es rápida, confiable y económica, siempre que se trate de calentar o enfriar pequeños lugares o como complemento de otros sistemas.
• En espacios de grandes dimensiones o en zonas de temperaturas extremadamente bajas, los convectores y los radiadores se tornan ineficientes.
• Los modelos actuales vienen con dispositivos de seguridad que permiten su utilización sin riesgos en lugares impensados como el baño o el lavadero, debido a mecanismos aislantes y antisalpicaduras.
• No hay necesidad de realizar obras para su instalación.
• Bajo consumo de los aparatos.

Modelos

• Placas radiantes que generan mucho más calor y más uniformemente repartido.
• Turboconvectores, que incorporan un ventilador en el interior del chasis, que permite la circulación de aire más rápida. Son recomendados para lugares pequeños con la necesidad de alto rendimiento.
• Radiadores de aceite o termofluidos. Los radiadores generalmente son de aceite o termofluidos que se calientan en el interior del aparato a través de una resistencia de acero, cuya ventaja radica en que irradia calor incluso luego de apagado, pues el líquido conserva por bastante tiempo (incluso horas), el calor recibido por la resistencia.
• De cuarzo, consistente en tubos de vidrio que producen mucho calor en escasísimo tiempo, y tiene la ventaja de un simple enchufe como conexión, los cuales están siendo desactualizados.

Los sistemas de calefacción geotérmica

Los diferentes tipos de energía renovables están colmando casi a la totalidad de las naciones, dado que con la progresiva desaparición de los combustibles fósiles, el hombre se ha visto en la necesidad de encontrar otras alternativas para suplir las demandas energéticas.

De esta forma, se ha incursionado en el desarrollo de la energía solar, hidráulica y geotérmica, entre otras. Esta última es muy utilizada en múltiples ámbitos, pero siempre se ha destacado dentro de los diferentes tipos de calefacción. Actualmente, los avances que se han logrado en cuanto a la energía geotérmica, que parte del interior de la tierra, ha dado lugar a distintos tipos de centrales que elaboran métodos para su mejor aprovechamiento.

Las empresas pueden regulan las distintas temperaturas y presiones de las reservas subterráneas, grietas o géiseres, para luego poder proveer un servicio de climatización.

Es que la extracción de la energía geotérmica se basa en perforar bajo la tierra y canalizar el agua y el vapor que están a elevadas temperaturas y presiones; luego, cuando ambos pasan por la turbina conectada al generador se obtienen la energía final.

El potencial de los sistemas de calefacción geotérmicas de España, por ejemplo, es de 600 kilotoneladas, y se estima que en este país en el año 2010, la energía geotérmica producida serán aún mayor, de ésta la mayoría será destinada a abastecer problemas de calefacción, agua caliente e invernaderos.

Los gobiernos de los países europeos más poderosos están fomentando la construcción de centrales geotérmicas para poder impulsar estos sistemas en mayor medida.

La única desventaja de este plan a futuro radica, como es costumbre, en los costos; estos están estimados entre 16 y 19 millones de euros. Recientemente, algunos cálculos de organismos internacionales de estudio de energías renovables aseguraron que en poco tiempo, Europa podrá contar con centrales pequeñas para poder impulsar el proyecto paso a paso.

Los sistemas de calefacción geotérmicas solares

Son una variante de los climatizadores geotérmicos convencionales, los primeros aprovechan el calor almacenado en el suelo proveniente del sol.

En algunas regiones, a una profundidad superior a cinco metros, la temperatura del suelo es de unos 15 °C, la misma sube 2 °C si se excava 10 metros más; muchas viviendas han instalado bombas de calor geotérmicas las cuales aprovecha este calor para climatizar las estancias en invierno, refrigerarlas en verano y suministrar agua caliente. Aunque cueste creerlo, los sistemas de calefacción geotérmicas se vienen utilizando en los Estados Unidos desde 1950, mientras que en otras naciones como Suiza, Japón, Alemania y Suecia son mucho más corrientes que los sistemas a base de electricidad.

Es cierto que son bastante más costosos, pero la inversión logra amortizarse en un período de cinco años como mucho, gracias a su gran ahorro de energía. Otras de sus grandes ventajas se relaciona con su larga vida útil y escaso mantenimiento.

Al mismo tiempo, evita esos molestos ruidos de ventiladores y el impacto ambiental nocivo; es posible señalar también que debido a las instalaciones de sistemas de calefacción geotérmicas como de energía en varios distritos, el agua caliente del subsuelo es conducida a través de tuberías a los miles de edificios de un área específica o, incluso, de una ciudad.

Ventajas y desventajas

• Supone una alternativa limpia cuando se la compara con los combustibles fósiles.
• Brinda un flujo de energía constante y no emite gases contaminantes.
• La desventaja más resaltable es que el costo de instalación inicial es muy elevado, esto se debe principalmente a que no existen muchas plantas que se dediquen a fabricar instalaciones de este tipo de manera masiva.

Calefacción solar

La energía solar ha sido descubierta como fuente no hace mucho tiempo atrás y fueron muchos los que vieron en ella una alternativa de generar electricidad de manera eficiente y no contaminante. La calefacción por energía solar, es una variante no muy utilizada en los países subdesarrollados, pero sí en muchos situados en el viejo continente.

El sol ofrece una energía barata e inagotable que puede aprovecharse en el hogar. La calefacción por energía solar puede ser hoy un sistema no muy popular, pero de acuerdo a proyecciones específicas, se cree que la misma será el sistema más utilizado por los usuarios para climatizar su vivienda en 15 años.

La energía solar térmica es una opción vigente que utiliza el calor generado por la radiación solar para generar electricidad y así abastecer tanto los sistemas de calefacción como otras aplicaciones de uso doméstico.

Características

Se utilizan dos dispositivos: de alta y baja concentración; los primeros captan la radiación solar por medio de sistemas denominados espejos curvos o conocidos también como discos parabólicos; éstos se orientan hacia el sol y reflejan su luz concentrándola en un punto.

Desde allí el calor puede ser utilizado de dos maneras: se transfiere en forma de fluido, el cual puede ser agua, aceite, aire, etc., por el cual se transmitirá calor hacia el depósito de agua; este fluido se evaporará a altas temperaturas y así moverá una turbina para generar electricidad.

Otra de las alternativas es que dicho calor se filtre directamente en la vivienda para proporcionar calefacción, para esto es necesario un equipo específico conectado al panel fotovoltaico.

Los dispositivos de baja concentración, por su parte, reúnen más de un cilindro parabólico que también se orientan hacia el sol concentrando la radiación que captan en una tubería diseñada para que las pérdidas de calor que puedan generarse sean mínimas. Estos dispositivos son los más tecnológicos del mercado y cuentan con la ventaja de que ocupan menos espacio, su gran inconveniente radica en la fuente de la que depende, el sol, al no contar con acumuladores, necesitan que el cielo sea lo más despejado posible.

Los equipos desarrollados para generar calefacción por energía solar son económicos, fiables y tecnológicos y el mercado ofrece básicamente dos sistemas: los que poseen unidades de almacenamiento y los que carecen de ella; por su puesto lo más recomendable es optar por el primero para no depender del sol.

La calefacción integrada: práctica e inteligente

Los sistemas de calefacción integrada son ya una realidad bastante tangible; se dice esto, porque desde hace ya mucho tiempo se estilaba, únicamente, pensar en calefactores independientes desechando las ventajas que un sistema centralizado puede ofrecer.

Cuando se habla de calefacción integrada, se está hablando de calefacción inteligente; y esto se debe a que la climatización que se realice, utilizando este método marca una muy gruesa brecha entre el antes y el después de estos electrodomésticos. La autorregulación del clima, la automatización de la temperatura en el hogar y demás aplicaciones, ofrecen un nuevo concepto de manejo para el usuario, el mismo nos garantiza comodidad y confort.

Características

Los sistemas de calefacción integrada son aquellos compatibles con el término domótica, garantiza un óptimo rendimiento sin desperdiciar una sola gota de combustible, lo cual convirtiéndose en una ventaja más que rentable. Otra de sus características es la telegestión, el sistema se encarga de controlar el clima artificial que existe dentro de la dependencia sin importar si estamos dentro o fuera de ella; se terminaron las engorrosas vueltas de vacaciones, en la que nuestra casa tenía una temperatura similar a un congelador y tardaba al menos una hora en conseguir una atmósfera “habitable”.

Existe distintos modelos de sistemas de calefacción integrada, desde los más básicos como con algunos que están destinados a realizar tareas más complejas; los fabricantes de Kieback & Meter introdujeron modelos básicos como el DDC 4200, este está constituido por una pequeña computadora que incorpora una pantalla plana TFT y táctil.

Sus 32 puertos de salida son digitales, mientras que otros 24 son de tipo analógico. El uso de este sistema permite la integración de todo tipo de instalaciones, lo cual supone una excelente ventaja a la hora de automatizar edificios. Un tipo de sistema ya más avanzado, siempre haciendo referencia a la misma marca, es el DDC 4100; su diferencia radica en que incorpora un mando giratorio que facilita el manejo del equipo; a su vez, los textos se encuentran explicados claramente lo que facilita la manipulación de todas sus acciones.

La calefacción integrada por bomba de calor, es decir, mediante la utilización de aire acondicionado frío y calor, no sólo regula los parámetros de temperatura comparándola con la exterior, sino que se encarga de que se respire aire puro. A través de los sistemas vanguardistas, el usuario tiene la posibilidad de crear sus propios menús, los cuales se adaptarán a sus conveniencias y necesidades de climatización; es que no se ha escatimado a la hora de instalar los últimos avances en tecnología.

Todas las invenciones que involucran a los electrodomésticos empezaron a recorrer el camino inteligente. En un futuro no muy lejano, se estima que todas las pantallas serán táctiles y que muchas de las conexiones se realizarán utilizando la web.