La calefacción eléctrica.

      Este artículo decidí tratarlo de manera un poco más técnica, indispensable para que se entienda de qué estamos hablando.

La transmisión del calor se realiza básicamente de tres maneras diferentes. 
Sea una olla con agua sobre una hornalla: el calor pasa de la hornalla a la olla por Radiación; el volumen de agua se va calentando por Convección, y el mango de la olla se calienta por Conducción.  

Paso a desarrollar un poco más los dos primeros modos de transferencia del calor, aunque no en el orden expuesto.

Calefacción por Convección

Sea cual fuere el tipo de combustible o fuente de energía utilizados (gas, kerosene, electricidad, etc.), los calefactores normalmente calientan el aire circundante por Convección, proceso físico por el cual se establece una circulación natural de ese aire que se aliviana y eleva a medida que se va calentando, desplazando hacia abajo el aire más frio, completando así el ciclo de circulación natural.  
De este modo, el aire más caliente quedará mayoritariamente estacionado en el cielorraso, que termina siendo la zona que más calor recibe en lugar de la comprendida entre los 0 y 2 mt, que es donde realmente lo necesitamos, siendo entonces muy importante para el rendimiento de la calefacción por Convección que el cielorraso esté a la menor altura posible.   

Para ser fiel al título de la presente entrada de mi Monografía, el mejor ejemplo de calefacción por Convección es la calefacción eléctrica, que es la de menor impacto ambiental por cuanto no consume combustibles fósiles, ni oxígeno, ni produce emisión de olor ni de gases nocivos.  También está entre las más eficientes en cuanto al aprovechamiento de la energía, con valores superiores a 85/90 %.  Y desde el punto de vista de la inversión inicial es el modo más económico y por ende al alcance de las mayorías.  Es también el modo del que todos podemos disponer de inmediato, sin instalaciones especiales y tengamos o no gas natural.

Pero, como siempre, no todo son rosas: debido al costo relativo de la energía eléctrica con respecto al de los combustibles fósiles, la calefacción eléctrica es la de mayor costo por caloría disponible. 

Al respecto, hay variados tipos de artefactos en el mercado para calefaccionarnos usando el fluido eléctrico, pero todos basados en el mismo principio físico de funcionamiento, conocido como efecto Joule, por el cual toda vez que una corriente eléctrica pasa a través de una resistencia (alambre de aleación de níquel-cromo o similar), se convierte en energía térmica.     Lo que sí hay son varios modelos en cuanto a diseño, pero todos ellos se basan en la circulación de una corriente a través de una resistencia, de mayor o menor potencia (vatios), y calientan por Convección, sea natural o forzada mediante un ventilador. 

De  esto se deriva que el poder calórico de todos ellos está dado exclusivamente por la potencia que tienen, medida en vatios (o watt).  Si consume más calentará más, y si consume menos calentará menos.  No hay misterios. 

No obstante ello, hay una variante importante dentro de los llamados caloventores, esto es, calefactores eléctricos que calientan por Convección forzada a través de un ventilador. Los hay con hélice de 2 a 4 palas, y los hay con hélice tipo “jaula de ardilla”, siendo éstos ligeramente más caros pero en general de mayor calidad y, sobre todo, de un notable mayor resultado final debido al gran rendimiento de este tipo de ventilador, que por otro lado tiene una muy larga vida útil, con casi cero mantenimiento.

Calefacción por Radiación

Hablando siempre de calefacción utilizando la electricidad como energía, existe otro medio de calentamiento eléctrico, menos conocido, que es el de calentamiento por Radiación, que básicamente consiste en la transferencia de calor no a través del aire (Convección), sino a través de ondas electromagnéticas de una longitud tal que resultan invisibles al ojo humano. 

El grado extremo de este tipo de calentamiento es utilizado en los hornos de inducción usados en la industria y en los hornos de micro ondas usados en el hogar, en los que estas ondas de muy corta longitud calientan todo elemento permeable a las ondas electromagnéticas “desde adentro”, llegando a cocinarlo en el caso de sustancias orgánicas.  
Sin llegar a tal extremo, existen calefactores que operan bajo el principio físico conocido como Radiación que actúan mediante la emisión de rayos infrarrojos de onda larga, cuya energía electromagnética transmitida no calienta el aire sino directamente las personas y cosas al ser absorbidas por ellas, de igual manera a como lo hace el sol. 

    Para que se entienda la diferencia entre ambos tipos de calefacción: la que se produce por Convección no sería posible en el vacío, donde no existe aire; en cambio sí sería posible la calefacción por Radiación, de la misma manera que nos llega la energía del sol a través del vacío del espacio. 
    Cuando hablamos de calefactores por Radiación infrarroja, nos referimos a aquellos que se usan para calefaccionar en exteriores (a no mucha distancia) o colgados del techo, que emiten radiación infrarroja de “onda larga”, invisible al ojo del ser humano.  Ésta última cualidad nos está indicando que las estufas a cuarzo y halógenas, que toman un color visiblemente rojizo-anaranjado, técnicamente hablando no calientan por Radiación infrarroja sino que lo hacen mayoritariamente por simple Convección, como cualquier otra estufa eléctrica a resistencia.  Obviamente una parte mínima de esa transmisión se hará por Radiación en tanto cualquier objeto a una temperatura superior al cero absoluto (-273º C) irradia energía infrarroja, pero no por ello entran en la categoría de calentadores por Radiación infrarroja.

La Bomba de Calor: siempre dentro de los sistemas de calentamiento mediante el uso de la energía eléctrica, merece ser destacada la eficiencia térmica de la bomba de calor, integrada en todo equipo de aire frio-calor que, cumpliendo un ciclo de compresión-expansión de determinados gases, produce un intercambio de calor, enfriando un ambiente caliente o calentando uno frio invirtiendo el ciclo. 
    Los equipos de aire acondicionado tradicionales tienen un moto-compresor que funciona a “todo o nada” (on-off) es decir, o están funcionando a pleno, o se detienen cuando llegan a la temperatura programada, para volver a arrancar en cuanto la misma se aleje nuevamente de la impostada, implicando esto continuos arranques y paradas.  En este modo de funcionamiento hay dos factores que incrementan el consumo de energía del motor: o funciona al 100 % de su potencia (y consumo), o se detiene con lo que, para continuar con el ciclo de enfriamiento o calentamiento programado, en breve necesita volver a arrancar, siendo el arranque el momento de mayor consumo de un motor.  

Esto implica que si se lograra controlar estas dos partes del ciclo, se podría reducir el consumo de estos equipos, que tanta mala fama tienen al respecto.  Los últimos años la tecnología electrónica conocida como Inverter aplicada a las bombas de calor de los equipos de aire acondicionado logró el fin perseguido, reduciendo el consumo.  Así, alimentando el moto-compresor del equipo de aire acondicionado no directamente desde la red de 220 volt sino a través de una fuente electrónica tipo Inverter, es posible variar de manera automática la frecuencia de la tensión de alimentación entre 5 y 120 hercios (en lugar de los 50 hercios fijos que provee la red de alimentación), con lo que se reduce el consumo aunque, en rigor de verdad, no puedo dar fe que tal reducción sea, como dicen algunos artículos, de un 25 a tanto como un 50 %, que en principio me parece un poco exagerado.  Sí es categóricamente cierto en cambio que el hecho de poder variar la frecuencia nos permite controlar la velocidad de giro del moto-compresor adecuándola de manera automática a las necesidades térmicas de cada instante, es decir, manteniendo la temperatura no sólo en el valor programado sino con mínima desviación.  Así, por una parte, el moto-compresor no va a funcionar todo el tiempo a pleno, consumiendo menos y a la vez sufriendo menos desgaste; y por otra no se va a detener a cada rato, evitando así permanentes arranques, tan golosos de energía. 

Todo esto hace que, ante la compra de un equipo de aire acondicionado, nos debamos plantear seriamente si no podemos hacer un esfuerzo más y comprar no sólo un equipo de frio-calor, sino con tecnología Inverter.  

     Los equipos de frío-calor son capaces de entregar 3 a 4 Kw de energía térmica por cada Kw de energía eléctrica consumida a diferencia de un calefactor a gas, que como mucho entrega 1 Kw de calor por cada Kw de energía consumido. 

Esto para nada significa que se haya inventado una máquina que realiza una “generación espontánea de energía” sino que, si bien es cierto que desde la red toma 1 Kw por cada 3 ó 4 que entrega, ese 1 Kw es sólo para hacer funcionar el moto-compresor, pues la energía que calienta o enfría el ambiente la extrae el equipo (durante los ciclos de expansión y compresión del gas refrigerante) del aire exterior desde el momento que el mismo ingresa al sistema a determinada temperatura mayor al cero absoluto (-273º C). 

Al respecto, un hecho de la Física que merece ser aclarado en tanto la mayoría lo desconoce y que hace muchos años, cuando lo conocí cursando las clases de Física de la escuela técnica secundaria, me fascinó, es que mientras el aire tenga una temperatura superior a -273º C, conocida como el “cero absoluto”, implica que contiene alguna cantidad de energía, que por ende puede serle extraída mediante adecuados procesos, en este caso mediante un ciclo de compresión-expansión de determinados gases, proceso que excede las pretensiones de la presente Monografía pero que el curioso puede consultar en artículos técnicos que se refieran a refrigeración.

En definitiva, si de rendimiento puramente energético vamos a hablar, no hay como la calefacción eléctrica.  La diferencia que decanta la balanza en favor del uso de los combustibles fósiles, como por ejemplo el gas, para calefaccionar un ambiente está en el costo de una y otra energía por unidad de caloría entregada.

 

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