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Calefacción

Contenido: Hogares a leña - gas. Estufas. Calefacción central.

Calefacción, ventilación y aire acondicionado

Son los procesos relativos a la regulación de las condiciones ambientales con propósitos industriales o para hacer más confortable el clima de las viviendas. La calefacción eleva la temperatura en un espacio determinado, con respecto a la temperatura atmosférica, a un nivel satisfactorio. Los sistemas de ventilación controlan el suministro y la salida de aire, de forma independiente o en combinación con los sistemas de calefacción o aire acondicionado, para proporcionar el oxígeno suficiente a los ocupantes del recinto y eliminar olores. Los sistemas de aire acondicionado controlan el ambiente del espacio interior: temperatura, humedad, circulación y pureza del aire, para la comodidad de sus ocupantes o para conservar los materiales que ahí se manejen o almacenen.

Calefacción

La calefacción puede ser directa, como en el caso de hogares a leña o estufas en una habitación, o indirectas, como el caso de un sistema central con vapor, agua caliente o aire caliente que recorre tubos y cañerías para transportar su energía térmica a todas las salas de un edificio. El primer sistema de calefacción fue la hoguera, con la que las personas calentaban sus viviendas. Los antiguos romanos desarrollaron estufas y braseros de diversos tipos, algunos de los cuales se siguen utilizando en muchas partes del mundo.

Hogares a leña - gas

También llamado chimenea, es un avance del método de calentar habitaciones mediante una hoguera. Las primeras chimeneas eran fogones empotrados en la pared de la habitación, provistas de conductos cortos para canalizar al exterior el humo de la combustión. Las chimeneas con tubos de escape lo bastante largos para superar el tejado de la casa y proporcionar así un tiro adecuado no se empezaron a utilizar hasta el siglo XII.

Las chimeneas comunes consisten en una hoguera encerrada por tres paredes de ladrillo refractario y coronada por una campana y un tubo de salida de humos y otros productos de la combustión. En el fuego hay una parrilla metálica con patas o soportes metálicos y se utiliza para soportar la leña que se quema. Estos útiles mejoran la combustión, ya que permiten la circulación de aire por debajo del combustible.

El calor útil que proporcionan las chimeneas es la emisión directa de calor que irradia el combustible al quemarse y la radiación indirecta del calentamiento de las paredes que lo encierran. Entre el 85 y el 90% del calor generado por la combustión se pierde en los gases que escapan por la chimenea. Los hogares a leña se construyen en las casas modernas sobre todo por razones estéticas más que por eficacia calorífica, los hogares a gas son una versión económica, práctica y limpia. Hay hogares modernos de mayor rendimiento que tienen tubos interiores que calientan el aire frío de la habitación y lo reparten por la misma. Otra variedad de éste sistema es la “salamandra”.

Estufas

Las estufas son recipientes cerrados, de metal o materiales cerámicos, en cuyo interior se quema el combustible. Son más avanzadas con respecto a los hogares, ya que su superficie está en contacto con el aire de la habitación y transmiten el calor por convección. Una estufa eficaz puede liberar cerca del 75% de la energía del combustible. Los combustibles que se emplean son madera, carbón, gas y querosén.

Calefacción central

En los sistemas de calefacción central un solo centro calorífico calienta muchas habitaciones o un edificio entero. Este sistema ya lo utilizaban los romanos, pero en el siglo XIX aún se usaba muy poco: sólo algunos sistemas de agua caliente en Inglaterra. En 1835 se perfeccionó el primer sistema central óptimo, que utilizaba aire caliente y se instaló de forma generalizada en Estados Unidos. Los sistemas de vapor se desarrollaron hacia el año 1850.

Los sistemas de calefacción central actuales suelen distribuir calor de una caldera central a un edificio o a un grupo de ellos. Los sistemas más extensos suelen funcionar con vapor o agua caliente. Este sistema se utiliza además en muchas viviendas, en casi todos los edificios de oficinas, hoteles y en grandes superficies como centros comerciales o grandes almacenes.

Las calderas de estos sistemas utilizan combustibles como gas o fuel oil. Cuando se quema el combustible se calientan las paredes metálicas de la caldera, y el calor se transfiere al agua, vapor o aire.

La mayoría de las calderas, tanto las grandes como las pequeñas, son de funcionamiento automático, controladas por termostatos situados en las habitaciones que se van a calentar. Las que funcionan con fuel oil o gas sólo precisan el control de los quemadores para regular el calor. La cámara de combustión y la caldera están situadas en un recinto aislado.

Los dispositivos que transfieren el calor que genera la caldera central a las habitaciones son los radiadores y convectores. Los radiadores consisten en una serie de rejas o bloques de hierro forjado que presentan muchas superficies para disipar más calor. Los convectores consisten en una red de tubos de un reducido espesor de acero o de metales no ferrosos. Esta red se coloca en las salas de manera que permita la circulación del aire, y efectúan el proceso de calentamiento por convección más que por radiación. Los almacenes, industrias y fábricas suelen llevar este tipo de convectores, que incorporan unos ventiladores eléctricos que desvían el aire a la superficie radiante.

Aunque el calor se transfiere (al menos en parte) por radiación en todos los métodos de calefacción directa, el término calor radiante se aplica a los sistemas en los que el suelo, paredes o techo se utilizan como superficies radiantes. En estos casos se colocan tuberías para vapor o agua caliente en las paredes y techos durante la construcción del edificio. Los sistemas eléctricos funcionan a través de paneles que contienen los elementos caloríficos. Estos paneles se introducen en las paredes, el techo o el suelo de las habitaciones. Los sistemas radiantes proporcionan un reparto uniforme de calor a un coste comparativamente bajo. Su rendimiento es alto, ya que calientan las superficies desde su interior y proporcionan confort sin elevar en exceso la temperatura del aire.

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