Tecnologías generación de calor

 

Los sistemas térmicos son equipos cuya función es la generación de calor a través de la combustión de un combustible con el oxígeno del aire. Se utilizan para cubrir necesidades térmicas de calefacción y agua caliente y de procesos productivos tales como el fundición y tratamiento de metales, el calentamiento y el secado en sectores industriales como el químico, textil, agroindustrial, construcción, metal-mecánica, etc. Los equipos térmicos más representativos son calentadores de agua, calderas, hornos y secadores.


Calentamiento de agua:
Acumula el agua que calienta  a una temperatura definida por un termostato.  Entrega una cantidad a temperatura constante de acuerdo a la capacidad, pero cuando se acaba dura su tiempo en la recarga. Requiere de un buen aislamiento térmico que evite fugas del calor.  Su desempeño es mejor con un timer para los periodos de trabajo, lo que puede producir hasta un 25% de ahorro. Su potencia es de unos 3 mil watts.

 

 

El calentador de agua instantáneo es un tipo que mientras no pase agua está apagado sin consumo de energía y un sensor lo activa ante el paso del agua.  Su potencia va desde 8.000 W hasta 22 mil W.  Pese a que no mantiene el agua caliente todo el tiempo, como sí lo hace el calentador convencional, no necesariamente ahorra si se le compara a un calentador convencional con timer.

 

 

La termo-ducha usa el mismo principio de los  calentadores instantáneos, pero para duchas, por lo que tienen un menor costo y fácil instalación, pero no se debe usar por tiempos prolongados. Generalmente tienen una potencia de unos 5.500 W.  Igual su ahorro no necesariamente se produce si se le compara con un calentador convencional con timer.

 

 

El calentamiento con páneles solares es una tecnología que se está fortaleciendo en el país gracias la alta radiación solar que se da en algunos lugares del país. Según el ICE, un sistema  con tanque de 30  galones puede costar unas $1.100 y puede abastecer las necesidades de unas 4 habitaciones.
De acuerdo a la radiación y uso del agua, los ahorros pueden ir de 13% al 34%.
Debe tener un respaldo del 20% de calentadores convencionales.

 

 

Calderas: 
El equipo térmico más empleado es la caldera. Estos sistemas utilizan el calor producido durante la combustión de un combustible, para calentar un fluido que posteriormente será utilizado donde existan necesidades térmicas. Los hornos, por su parte, en lugar de calentar un fluido, elevan la temperatura directamente de la carga que se encuentra en su interior. Estos equipos suelen encontrarse en la industria del metal, química, alimentos, entre otros y se emplean para el tratamiento térmico, la cocción, el curado y otras aplicaciones.


Uno de los parámetros más importantes para evaluar el funcionamiento de una caldera es su rendimiento, que se define como la relación entre el calor útil producido y la energía proporcionada por el combustible.  Para evaluar el rendimiento es necesario disponer de un analizador de gases de combustión que proporcione la concentración en gases de O2, CO2, CO y la temperatura de los gases, así como un termómetro de superficie para medir la temperatura de las paredes de la caldera.


Los valores adecuados de O2, CO y temperatura de gases dependen del tipo de combustible, quemador utilizado y del tamaño de la caldera. Valores de O2 bajo y CO alto indican que la cantidad de aire de combustión es insuficiente. Esto suele verse reflejado en el color negro de los humos que salen por la chimenea o puede implicar también un desajuste en la mezcla aire-combustible debido a una pulverización insuficiente del combustible. 


Aunque humos claros y una concentración de O2 elevada no aseguran de por sí un buen funcionamiento, pues podría ser que se estuviera utilizando una cantidad excesiva de aire.


El ahorro de combustible obtenido con una buena regulación de la combustión puede llegar a suponer entre el 5-7 % del consumo total del equipo. Las pérdidas de calor a través de las paredes pueden reducirse hasta un 70-80 %, lo que puede suponer un ahorro del 1-2 % del combustible.
Otra forma de aumentar eficiencia es el uso de equipos encargados de precalentar el agua de alimentación o el aire de combustión, estos se denominan pre-calentadores y economizadores.
 

 

Hornos térmicos: 
Los hornos térmicos tienen un principio de operación similar al de las calderas pues se basa en calor generado al quemar un combustible. La diferencia fundamental con las calderas es que en lugar de calentar un fluido intermedio se eleva su temperatura en el interior del horno.


Debido a la similitud en el principio de operación con las calderas, las medidas de ahorro expuestas en la sección anterior, tales como un buen aislamiento del equipo, la recuperación de calor de los gases, etc. pueden también aplicarse a estos sistemas.

 

 

Hornos eléctricos: 
Los hornos eléctricos son generalmente más limpios, más fáciles de controlar, con mantenimiento más simple, se presentan para un gran número de aplicaciones y poseen mejores eficiencias que los otros tipos de hornos convencionales alimentados por combustibles. Sin embargo, debe tenerse presente que el costo del kWh eléctrico es mucho mayor que el térmico.


Los hornos eléctricos antiguos producen desperdicio que con equipos más eficiente se pueden alcanzar grandes ahorros. 


Como parte de un equipo eficiente son necesarios los aislamientos adecuados y un buen sellado de las puertas. Hasta el 80% de las pérdidas de un horno puede originarse por fallas de estos elementos. Entre un horno eléctrico automatizado y otro manual, la diferencia de consumo es alrededor del 25%. 


 

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