Las preguntas acerca de cuánta energía se utiliza de más al calefaccionar los hogares, y de si se puede hacer un ahorro energético cuando hace mucho frío, fueron respondidas mediante un estudio del doctor Luis Juanicó, investigador del Conicet y profesor del Instituto Balseiro de la UNCuyo. El especialista encabezó un trabajo a partir del que se monitoreó la eficiencia de calefactores a gas domiciliarios. Así, llegó a una conclusión sorprendente: en comparación con los hogares de los países nórdicos, el consumo de energía específico (por metro cuadrado) es, en la Argentina, tres veces mayor. ¿La explicación? La mala calidad de la envuelta térmica de los calefactores de tiro balanceado y su escasa eficiencia.
Este tipo de dispositivos es el que se emplea en el 80% de los hogares conectados a la red de gas natural en nuestro país. Según el estudio, sus niveles de eficiencia van de moderados a pobres (40 a 60%), muy alejados de los estándares internacionales (90%). En su análisis, los investigadores identificaron diversas causas de este escaso desempeño y concluyeron que es factible una mejora por medio de cambios sencillos.
Lo primero que advirtieron es que ninguno de los fabricantes nacionales de calefactores aclara la eficiencia de sus equipos, los que se caracterizan sólo por la potencia que consumen a llama máxima. “Los usuarios no pueden llegar, entonces, a una elección equilibrada entre costo y eficiencia energética, y tampoco se sienten impulsados a ello por la baja tarifa de gas que perciben”, indica Juanicó a InfoUniversidades.
Su trabajo consistió en dos etapas: en la primera se midió la eficiencia de un calefactor de tiro balanceado de uso comercial y, en la segunda, se construyó un prototipo mejorado. Así, en el primer paso, se estimó la distribución de temperaturas sobre el equipo y los gases de salida de combustión, los caudales de gas y aire que circulan dentro de la cámara de combustión. “Según la reglamentación vigente, todos los modelos deben certificar una eficiencia superior al 70%. Pero, en contraposición, hemos calculado eficiencias de sólo 39%”, explica el entrevistado.
Según su óptica, el diseño de los calefactores no ayuda a mejorar su eficiencia. Tanto en los que tienen chimenea vertical como en los de tiraje horizontal, se detectaron altas temperaturas relacionadas con la escasa emisión de radiación de la cámara, que es de color plateado y no negro. “Consultamos a algunos fabricantes y concluimos que es una elección motivada en criterios de marketing. Los especialistas en comercialización suponen que el color plateado es más atractivo para el comprador, y que un color oscuro sugeriría un equipamiento antiguo”, agrega Juanicó.
Para maximizar la transferencia de calor por radiación, el color más adecuado sería el negro o, en términos técnicos, un emisor negro en el espectro infrarrojo. Así, podría bajarse la temperatura de la cámara, “lo que disminuiría la producción de gases contaminantes NOx (óxido de nitrógeno) y aumentaría la transferencia térmica hacia el interior de la vivienda, y, con esto, la eficiencia”, concluye el estudio.
Otro problema que detectaron en los gabinetes es que la tendencia actual es hacerlos cada vez más cerrados, lo que limita tanto la transferencia de calor por radiación como el flujo neto radiante (convección) desde la cámara hacia el ambiente. Ante esta evidencia, el equipo encabezado por Juanicó procedió a desarrollar un prototipo de calefactor de alta eficiencia “con esfuerzos de diseño modestos”, aclara. Es decir, modificaciones que puede hacer cualquier usuario.
Trabajaron con un calefactor comercial de potencia nominal 3.000 kcal/h. Para aumentar la transferencia de calor por emisión de radiación infrarroja pintaron la cámara de combustión de color negro, con pintura especial para alta temperatura. “La pintura aumenta la radiación infrarroja de la cámara y mejora la eficiencia, lo que se refleja en la menor temperatura de los gases calientes al exterior”, explica Juanicó. También modificaron el gabinete del equipo, reemplazaron la rejilla original por una de menor interferencia visual, y abrieron ventanas laterales al gabinete para facilitar la transferencia de calor. Además, instalaron cuatro ventiladores pequeños de bajo consumo, como los que se utilizan en computadoras. “Así se aumenta la convección y disminuye aún más la pérdida de aire caliente al exterior por la chimenea”, agrega.
Con estas modificaciones, detectaron mejoras sustanciales en la eficiencia térmica de los equipos entre el 18 y 82%, según la intensidad de la llama y el tipo de chimenea usada; y redujeron las temperaturas máximas de la superficie de la cámara en 170º C. Ambos aspectos tienen beneficios directos: se consume menos gas, se necesitan menos calefactores en el hogar y se expulsan menos gases contaminantes al exterior. Y, además, se extiende la vida útil del equipo porque recibe menos calor en la chapa de la cámara de combustión.
Cómo mejorar la eficiencia de los calefactores domiciliarios
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Los calefactores que se utilizan en el 80% de los hogares argentinos con conexiones a gas natural son tres veces menos eficientes que los empleados en los países nórdicos, debido a déficits en su diseño. Entre otras causas, los investigadores comprobaron que el color empleado para la pintura de las cámaras de combustión no permite la radiación adecuada. Además, desarrollaron un prototipo con sencillas modificaciones que disminuye la liberación de gases contaminantes y aumenta la radiación de calor. Leonardo Oliva