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CALEFACCIÓN
Variadas alternativas a lo largo de Chile

El ser humano no dispone de una protección natural para afrontar el frío, por lo cual desde generaciones pretéritas, ha utilizado lo que ha tenido a su alcance para paliar ese déficit tan importante para la supervivencia de la especie. Es por esto que la relación entre la calefacción y el ser humano es muy estrecha y de ella ha dependido en gran parte la adaptación del hombre en todas las zonas del planeta.
Fernando Cabrera G.

El objeto de la calefacción es regular la pérdida del calor del cuerpo humano durante las épocas frías del año, calentando el ambiente con el fin de establecer un equilibrio térmico entre el cuerpo y el ambiente que le rodea para obtener el máximo bienestar.


Sistemas de calefacción

Los sistemas de calefacción presentan una importante evolución, impulsada por la empatía del hombre hacia el medio ambiente, gatillada por factores como crisis mundiales de combustibles, avances tecnológicos, sustentabilidad, etc.

Todo sistema centralizado de calefacción tiene como fin transportar calor hacia los espacios tratados y se compone de una fuente de energía primaria, equipos térmicos que transforman esta energía primaria en calor, un medio de transporte y los emisores finales en los ambientes. La energía primaria proviene tradicionalmente de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas) y en las últimas décadas se ha diversificado a los biocombustibles, quema de basura, energía nuclear, energía eléctrica, energía de desecho, geotermia, aerotermia y cogeneración en plantas termoeléctricas o de ciclo combinado, etc.

Los equipos térmicos transforman estas fuentes de energía primaria en energía térmica, empleando calderas de agua caliente, equipos bomba de calor, sistemas VRF, calderas eléctricas, intercambiadores de calor, etc. Este calor es transportado hasta los distintos recintos en los cuales es disipado por radiación y convección por los emisores finales tales como radiadores, pisos o losas radiantes, equipos fan-coils, manejadoras de aire, convectores, cielos radiativos, etc. La transmisión de calor se produce hasta alcanzar las condiciones de temperatura de equilibrio, regulada mediante algún elemento de control, tal como un termostato de ambiente, que permite la dosificación de la energía calórica, promoviendo también el ahorro y el confort.

El transporte de calor se realiza utilizando fluidos a través de redes de cañerías, como el agua, impulsada por bombas centrífugas, o refrigerante impulsado por compresores o mediante cableado eléctrico en el caso de usar electricidad. En nuestro país los sistemas de calefacción más utilizados, hasta fines del siglo pasado, son los que usan energía derivada de combustibles fósiles o leña, y se componen de calderas de agua, sistemas de cañerías y emisores finales como radiadores, piso radiante o losa radiante.

Hoy se presenta un abanico de posibilidades que incluyen este sistema tradicional pero con equipos más sofisticados, como la caldera de condensación o equipos que emplean nuevas tecnologías para calentar agua, como son los tipo bomba de calor aerotérmicos, bombas de calor geotermales, equipos de refrigerante variable VRF, con hidro kits; todos ellos impulsados por aspectos de seguridad y eficiencia en la operación, menor nivel de contaminación, manejo de almacenamiento de combustible, etc.

Los sistemas con nuevas tecnologías son materia de discusión por su elevado costo de inversión inicial. Esta condición ha impulsado la construcción de edificaciones energéticamente más eficientes, con envolventes mejoradas, para reducir la necesidad de energía calórica y el tamaño de las instalaciones de calefacción.

El sistema de calefacción seleccionado debe tener correspondencia con las condiciones climatológicas impuestas por la situación geográfica de la zona, y debe considerar aspectos como la disponibilidad de energía o combustibles, intensidad de uso, inercia térmica. El sistema a emplear será notoriamente marcado por el uso de la edificación, hospitalaria, educacional, comercial, residencial, oficinas, habitacional, etc.

En Chile, atendiendo la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción (OGUC), se distinguen siete zonas climatológicas, partiendo desde la zona 1 y llegando hasta la 7 en la zona austral. Santiago mayoritariamente es zona 3. Con esta clasificación la entidad a través del manual de aplicación y regulación térmica, exige que los paramentos constructivos, muros y cubierta, cumplan con ciertas condiciones de resistencia a la transmisión de calor y que las fachadas dispongan de cierto porcentaje de superficie acristaladas, dependiendo del tipo de cristal, en cada zona específica. Esto ha significado un gran avance en la calidad de la construcción de las viviendas y un ahorro importante en energía. La matriz energética de Chile es pobre y el tipo de combustibles a emplear, en muchas situaciones, queda determinado con la accesibilidad para el transporte de este y las regulaciones medioambientales del organismo fiscalizador.


Clasificación de los sistemas de calefacción

• Grupo 1: Calefacción mediante calderas tradicionales (piro tubulares o de fierro fundido) o del tipo condensación (calderas impulsadas en Europa con mayores niveles de eficiencia energética), alimentadas con combustibles fósiles, pellet, biomasa, etc., utilizando el agua para transportar la energía calórica.

• Grupo 2: Sistemas que utilizan equipos bomba de calor aerotérmicas o geotérmicas, alimentados con energía eléctrica. También es posible ubicar en este grupo los sistemas de flujo variable de refrigerantes (VRF) que utilizan accesorios propios, como hidro kits, para el traspaso de la energía calórica del refrigerantes al medio de calefacción final que es agua.

• Grupo 3: Calefacción Eléctrica directa, mediante paneles eléctricos, pisos eléctricos, calefactores eléctricos, calderas eléctricas, etc.


Los sistemas tradicionalmente empleados en nuestro medio están enmarcados en el grupo 1, en todos los usos de las edificaciones mencionadas.Los sistemas con mayor desarrollo tecnológico se ubican el Grupo 2 y están asociados también estrechamente al concepto de eficiencia energética con COP (coeficiente de funcionamiento) elevados y energías renovables (geotermia). Estos últimos están aplicados mayormente en los segmentos hospitalarios, de oficinas, habitacional, comercial y residencial en categorías de construcción de viviendas para el segmento ABC1.

Los sistemas en el grupo 3 han alcanzado un notable desarrollo en el segmento residencial, en los edificios denominados como full eléctricos. En estos se ha eliminado la utilización del gas en las cocinas o en la generación de agua caliente sanitaría, por aspectos de normativa y seguridad y todos los requerimientos son cubiertos mediante artefactos eléctricos.

Desde el punto de vista de eficiencia energética y costos de operación más reducidos, la clasificación parte en primer lugar con los sistemas de pertenecientes al grupo 2, seguido por el Grupo 1, con la caldera de condensación y después la tradicional y quedando en el último lugar la calefacción eléctrica mediante los sistemas del grupo 3.

Desde el punto de vista de inversión inicial el grupo 2 tiene el mayor requerimiento, seguido por el grupo 1 con las calderas de condensación y luego por las calderas tradicionales. Los sistemas full eléctricos no son más económicos como inversión inicial que los sistemas del grupo 1, por temas de costo de equipos y accesorios, y mayores requerimientos de empalmes e instalaciones eléctricas, pero su implementación puede traducirse en ahorros en la inversión inicial en otras especialidades, como obras civiles (evitando por ejemplo sobre losas) y estructuras, al disminuir los pesos de los equipos en la central térmica y de la sobre losa,en el caso del sistema con piso radiante. Esta diferencia de mayor inversión en los sistemas del grupo 2, se compensa en un período que oscila entre los cuatro y ocho años, dependiendo del diseño.

A nivel país, los sistemas de calefacción en la zona norte, específicamente en el altiplano, consideran la utilización de calderas y combustibles fósiles (petróleo diésel N°2 o gas licuado).

Hacia la zona central, los sistemas se han diversificado y se utilizan de los tres grupos descritos, concentrándose los grupos 1 y 2 en los edificios de oficinas, habitacionales, comerciales, hospitalarios, y los tres grupos en el segmento habitacional, teniendo una mayor utilización los sistemas del grupo 1, por el requerimiento de menor inversión inicial.

En la zona sur, los sistemas empleados se concentran en el grupo 1 y la diferencia se manifiesta en el tipo de combustible empleado, el cual está relacionado con la disponibilidad en la zona. Fundamentalmente, se considera la utilización de gas licuado, gas natural leña y también pellet. La leña está en franca retirada en sistemas de calefacción central.

Desde el punto de vista de mantención, los sistemas con nuevas tecnologías, grupo 2, traen consigo asociada la necesidad de mayor expertise de parte de los encargados del mantenimiento de estos y un mayor costo relativo. Le siguen los sistemas con calderas de condensación y tradicionales y finalmente los eléctricos, con un nivel de mantención educido y un carácter más de inspección que de mantenimiento.


Fuente: Fernando Cabrera G., profesor de la Cátedra de Calefacción, impartida en la carrera de Ingeniería en Climatización, Universidad de Santiago de Chile. Gerente Técnico en la empresa Consultora Sinerco SpA.
Mayo 2018
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