Utilización de un recuperador de calor en calefactores a gas de tiro balanceado

Abstract

Los calefactores de tiro balanceado son elegidos fundamentalmente por razones de confort y seguridad, ya que no consumen aire del ambiente ni descargan los gases de combustión en el mismo. Su principio de funcionamiento se basa en la circulación natural de los fluidos por diferencia de densidades: los gases de combustión calientes abandonan el calefactor mientras que el aire frío proveniente del exterior de la vivienda (más denso) ingresa a la misma. Sin embargo, la eficiencia térmica (definida como energía entregada al ambiente a calefaccionar frente a la energía consumida) de las unidades comercializadas en la actualidad dista considerablemente de ser óptima. La norma vigente en la Argentina [3] prevé una eficiencia no inferior a 65% (calentadores cuya potencia sea inferior a 5000 kcal h-1) ó 70% (calentadores cuya potencia sea superior a 5000 kcal h-1) para operación a caudal térmico nominal (i.e., llama o potencia máxima), presión normal de ensayo y conductos de entrada de aire y salida de gases de combustión en un ambiente calmo, mientras que para operación a llama mínima, el valor no debe ser inferior a 50%. No obstante, en general, los fabricantes no informan valores de eficiencia. A pesar de su uso extendido y su madurez como producto en el mercado (se comercializan en la Argentina hace más de 50 años), la información disponible en la literatura abierta referida a la evaluación del funcionamiento térmico y fluidodinámico de estos artefactos resulta llamativamente escasa; sólo pueden contabilizarse una serie de trabajos relativamente recientes [4, 5]. En el trabajo de Juanicó [4] se reportan medidas de eficiencia térmica realizadas para una marca de calefactor en particular que para el sistema de evacuación de gases más frecuente (tubos concéntricos horizontales), se encuentran alrededor del 60%. Estos valores, ya sean los establecidos por la norma o los medidos, resultan particularmente bajos si se lo compara con otros sistemas de calefacción domiciliarios que utilizan gas como combustible, como las calderas de agua caliente que pueden alcanzar rendimientos de hasta 90% [6]; como contrapartida, los costos de adquisición e instalación de estos últimos resultan varias veces superiores para calefaccionar una habitación del mismo volumen. Otro aspecto a considerar respecto al funcionamiento de los calefactores de tiro balanceado es que en condiciones de operación a potencia máxima, las temperaturas de salida de los gases de combustión pueden resultar considerablemente elevadas (valores cercanos o superiores a los 400ºC [4, 5]). Se evidencia claramente el impacto francamente negativo que presenta el empleo de calefactores de tiro balanceado comercializados en la actualidad desde dos puntos de vista. Uno de ellos está referido a la utilización racional de los recursos naturales. El otro aspecto resentido se relaciona a las altas temperaturas de descarga de los gases producto de la combustión mencionadas anteriormente, las cuales configuran ciertamente una fuente de contaminación de tipo térmica. De lo expuesto se concluye que resulta de máximo interés el análisis de alternativas que mejoren la eficiencia de los calefactores de tiro balanceado. En este trabajo se explora la posibilidad de emplear distintos prototipos de recuperador de calor que permiten aprovechar la entalpía de los gases de combustión calientes que abandonan el calefactor para precalentar el aire que ingresa a la misma. Se presentan los detalles de los recuperadores de calor diseñados y los resultados alcanzados experimentalmente a partir de su implementación en un calefactor de tiro balanceado.