CALDERAS DE GAS NATURAL – ¿SE ACERCA EL FINAL?

Cómo dejar de usar las calderas de gas natural

El mundo está haciendo avanzando hacia una economía baja en carbono para combatir los efectos de las emisiones de gases de efecto invernadero y el calentamiento global. Los gobiernos de todo el mundo están tomando medidas. Por ejemplo, el Reino Unido legisló para prohibir el uso de calderas de gas natural en los hogares. El Reino Unido planea prohibir las calefacciones de gas natural en las casas de nueva construcción hasta 2025 como un esfuerzo mayor con el fin de combatir el cambio climático. 

En algunos países, como Canadá, el 45 % de las emisiones proceden de la generación de energía para calefacción o electricidad. Esto supera las emisiones del sector del transporte. Los hornos de aire forzado y los de vapor o agua caliente constituyen la mayoría de los sistemas principales de calefacción en Canadá, y su principal fuente de energía son los combustibles fósiles. Es natural que las naciones desarrolladas, que también son campeonas de la acción climática, tomen medidas para hacer frente a un potencial cambio climático.

Otras opciones de calefacción

Las mayores repercusiones provienen no solo de la reducción de las emisiones en los hogares, sino de la adopción de medidas en el sector industrial para alcanzar los objetivos de emisiones netas cero. Dos de las mejores alternativas a la calefacción por caldera de gas natural son las bombas de calor y los calentadores eléctricos de inmersión. Ambos métodos tienen sus propios puntos fuertes y débiles, que se analizarán en este artículo.

Calentadores de inmersión eléctricos – Una alternativa a las calderas de combustibles fósiles

Los calentadores eléctricos de inmersión son la alternativa más sencilla tanto para los calentadores de agua caliente como para los calentadores de vapor. Son ideales para las principales industrias, desde la generación de energía hasta la calefacción de confort. 

Los calentadores de inmersión pueden instalarse en zócalos, suelos radiantes eléctricos u hornos eléctricos de aire forzado. 

Con la fuente de energía adecuada, los calentadores industriales eléctricos pueden lograr emisiones netas cero. Además de las fuentes de energía tradicionales, son compatibles con los paneles solares y con soluciones innovadoras como los tejados Tesla Solar.

Bombas de calor –  Una solución confiable para la calefacción y refrigeración de espacios

Las bombas de calor que funcionan en un modelo de calefacción de espacios absorben el calor de un depósito de baja temperatura que puede ser del aire (de origen aéreo) o del suelo (de origen terrestre). A continuación, proporcionan calor al espacio o al agua caliente. Al igual que los calentadores eléctricos de inmersión, solo son una opción de carbono cero si se conectan a una fuente de energía de carbono cero. Afortunadamente, pueden incluirse en una red solar para convertirse en una opción eficaz de calefacción con cero emisiones de carbono. Se requieren algunas disposiciones para su funcionamiento eficaz:

• Una casa o un espacio industrial bien aislado
• Calefacción por suelo radiante
• Radiadores sobredimensionados y un sistema de bomba de calor con especificaciones ligeramente superiores a las necesarias. 

¿Cómo funcionan las bombas de calor?

La eficiencia de las bombas de calor las convierte en una alternativa ideal a los hornos de gas natural. Las partes principales de la bomba de calor son:

• Intercambiador de calor interior
• Intercambiador de calor exterior
• Válvula de inversión
• Compresor
• Las válvulas de expansión suelen ser 2. 
• Secador de filtro
• Controlador

La mayoría de las bombas de calor puede ofrecer opciones de refrigeración y calefacción de espacios gracias a la válvula inversora. En el modo de calefacción, el refrigerante se comprime en el compresor y sale como vapor sobrecalentado a alta presión y temperatura hacia la válvula de inversión. Las válvulas de inversión (ya que ahora funcionan en modo calefacción) dirigirán el refrigerante al intercambiador de calor de la unidad interior. La corriente de aire forzada pasará a través del intercambiador de calor interior, llevándose así parte de ese calor al espacio que se quiere calentar. 

Intercambiador de calor interior

El intercambiador de calor interior actúa como un condensador y el refrigerante se condensa tras perder ese calor en el espacio. El refrigerante de alta presión y ligeramente frío pasa elude la válvula de expansión interior y atraviesa una válvula antirretorno. A continuación, pasa por una válvula de expansión exterior donde el refrigerante se expande y se convierte en una mezcla de vapor y líquido a baja presión y baja temperatura.

En esta fase, el refrigerante está a una temperatura mucho más baja que el aire ambiente. Los refrigerantes tienen puntos de ebullición bajos (ej. R134A tiene un punto de ebullición de -26,3 ˚C y el R410A de -48,5 ˚C) por lo que es bastante fácil que el refrigerante extraiga energía térmica del aire ambiente incluso a temperaturas más bajas. Pasa por el intercambiador de calor exterior, donde una corriente de aire forzada en el refrigerante para absorber el calor ambiental se convierte en un vapor sobrecalentado a baja temperatura y baja presión y entra en la válvula de inversión, donde ésta lo dirige al compresor y todo el ciclo se repite.

[Figure: válvula de inversión, aire de ambiente frío, intercambiador de calor externo, válvula de expansión externa, compresor, aire de ambiente caliente, intercambiador de calor interno, válvula de expansión interna, desviación NRV, mirilla, desviación NRV]    

Figura 1: Bomba de calor en un ciclo de calefacción

Bomba de calor en un modo de enfriamiento

En el modo de refrigeración, la válvula de inversión dirige el vapor sobrecalentado de alta temperatura y alta presión al intercambiador de calor exterior en lugar de enviarlo al intercambiador de calor interior. El aire ambiente tiene una temperatura inferior a la del vapor sobrecalentado y le quita algo de energía. Sale del condensador como un líquido de alta presión y ligeramente más frío, evita las válvulas de expansión exteriores y pasa por la válvula de expansión interior. Se convierte en una mezcla de líquido/vapor de baja presión y baja temperatura. Una corriente de aire forzada es soplada hacia el intercambiador de calor interior, quitando así parte de la energía del espacio interno y reduciendo su temperatura. 

 Bomba de calor de fuente de aire o de fuente terrestre

Una bomba de calor de fuente de aire es más viable económicamente y toma el calor del aire como se describe en el ejemplo anterior. Es compacto, de fácil acceso, lo que reduce los costos de mantenimiento, y ofrece la posibilidad de reacondicionamiento en espacios domésticos antiguos. Sin embargo, la bomba de calor geotérmica es más viable para los espacios industriales más grandes y las ampliaciones de terrenos. Esta recoge el calor a través de la red de tuberías subterráneas, bien colocadas de forma vertical, que requieren espacio para el equipo de perforación, o de manera horizontal, lo que requiere bastante espacio. El objetivo es extraer el calor del suelo, que no se enfría tanto como el aire ambiente, mejorando así la eficacia del proceso. 

Otro proceso son los sistemas de calefacción de leña donde el combustible se basa en la quema de paletas de madera, astillas y troncos o combustible de biomasa. Sin embargo, no han obtenido tanto reconocimiento como las bombas de calor de fuente de aire o de tierra. 

Alternativas de calentadores de caldera eléctricos

Wattco fabrica a medida calentadores eléctricos de inmersión para sistemas de calderas y todas las principales aplicaciones industriales. Nuestros sistemas de calefacción están bien equipados para cambiar los estándares de responsabilidad medioambiental con una excelente compatibilidad en baterías y fuentes de energía renovables. 

Nuestros ingenieros trabajan con usted y su presupuesto para seleccionar el mejor sistema de calefacción, ajustes y componentes para sus proyectos. Póngase en contacto con nosotros hoy mismo para obtener presupuestos de calentadores eléctricos de caldera e información.