Estudio de eficiencia Estufas de Inercia 2

La eficiencia global

La velocidad de transferencia de un dispositivo nos es suficiente para tener en cuenca la eficiencia total de un sistema de calefacción. Esta ampliamente reconocido en Europa que la Inercia Térmica juega un papel importante en invierno y verano en la reducción de necesidades de calor y refrigeración.

La Agencia de Medio Ambiente y Gestión de la Energía en Francia ( www.ademe.fr ) recomienda tener en cuenta el concepto de Inercia Térmica en la gestión de edificios.

La Inercia Térmica se distingue del Aislamiento Térmico. El aislante es un material ligero que atrapa el aire el cual queda atrapado en el aislamiento. En general es la unión de un material ligero unido al aire. Una casa ligera muy aislada atrapa aire caliente dentro de las habitaciones a la medida de sus infiltraciones de aire ( sobre todo a través de puertas y ventanas ). Al contrario, un material pesado (hormigón, piedra, ladrillo macizo, hierro,) esta sustancialmente libre de aire. Se dicen entonces que tiene una Inercia Térmica ( o masa térmica) debido a su capacidad para absorber gran cantidad de calor,almacenarla y liberarla después. La Inercia Térmica de un edificio depende por lo tanto de su capacidad para almacenar calor en sus paredes, suelos, casa,etc .

Con materiales más pesados la Inercia es mayor y mas lentamente se caliente y se enfría.

Desde hace varios años los países europeos están trabajando para cuantificar la contribución de la masa térmica en el rendimiento de calor de los edificios. Los investigadores se habían dado cuenta de que después de todo los edificios antiguos hechos de paredes pesadas revelaron indicios que muestran un rendimiento muy bueno. Estos estudios demostraron que dentro de las regiones frías lo ideal es contar con una buena masa térmica alojada dentro de un buen aislamiento. Los muros construidos con el aislamiento exterior son ideales en este sentido. Es este el lado de los muros construidos por paja con revoco por la exterior e interior en donde la paja hace de excelente aislamiento y el revoco interior de masa térmica. Debido a que una estufa de inercia esta construida dentro de una casa aislada cumple la misma función.

Los mecanismos que entran en juego para explicar las ganancias de la inercia térmica son bastantes complejas y merece la pena detallarlos para poder entender sus beneficios.

 

La inercia reduce las perdidas debido a las diferencias de temperatura

Las comodidades de un hogar consiste en mantener una temperatura ambiente estable,lo que significa aportar calor en invierno y frío en verano. Pero las diferencias de temperaturas no son solamente estacionales sino que pueden encontrarse de un día para otro o incluso dentro de un mismo día. Estas diferencias pueden ser muy grandes y generan molestias en los edificios si no están mitigadas. Los edificios que poseen una buena masa térmica tienen la capacidad de absorber estas variaciones de temperatura. Esta gran masa térmica consigue que las variaciones de temperaturas de el exterior puedan ser amortiguadas en el interior.

En los edificios con una baja inercia térmica una manera de reducir estas variaciones es producir el calor de una manera mas constante. O bien que los propios calentadores generen su temperatura de oscilación. De hecho la mayoría de dispositivos de quemadores de aceite,madera propano o eléctrico trabajan con paradas y arranques frecuentes. Su ciclo de funcionamiento produce ciertas diferencias de temperatura que aunque bajas son sentidas por lo ocupantes. Así que hay que añadir estas diferencias de temperaturas a las propias diarias exteriores que influyen en el interior.

Por ejemplo, se estima que los termostatos ordinarios que regulan el funcionamiento eléctrico de una calefacción pueden producir desviaciones de 2 grados mas o menos en comparación con la temperatura deseada. De acuerdo con los estudios realizados por Hydro-Quebec, la imprecisión de estos termostatos, debido a las imprecisiones causadas por estos cambios de temperatura, dará lugar a los ocupantes a ajustar constantemente estos termostatos, un habito costoso. Los nuevos termostatos electrónicos, que sondean continuamente la temperatura ambiente y reaccionan tan pronto como detectan una pequeña variación pueden llegar a ahorrar un 10% en costos de calefacción.

La capacidad de una masa térmica para absorber los cambios de temperatura es a la vez una fuente de comodidad,eficiencia y ahorro. Es razonable pensar que la masa térmica de una estufa de inercia con entre de 4 a 8 toneladas de peso y su propagación del calor en climas fríos durante un periodo de 12 a 24 horas tiene una ganancia de eficiencia inicial de al menos el 10%,el equivalente de la ganancia de un termostato electrónico sobre otro termostato ordinario

 

La calefacción radiante reduce las fugas de aire respecto a la convección

Un edificio muy bien aislado pierde calor rápidamente si no tiene una buena inercia térmica. No dispone de materiales aptos para absorber y retener calor que puede ser transmitido a través del aire. El aire caliente tiende a subir. Este movimiento de aire en sentido vertical se llama Convección y es uno de los 3 métodos en la Física de Transferencia de calor. Los otros dos son la Radiación y Conducción.

Este calor de Convección es mas y mas importante a medida que las partes caliente de una estufa son mas y mas elevadas. La convección de aire presente varios inconvenientes : En primer lugar provoca la formación de capas de aire caliente en las partes altas del edificio,pudiendo ser las diferencias muy extremas entre en el interior y el exterior,hasta mas de 60 grados( de -30 a 30). Estos grandes contrastes de temperatura favorece la infiltración de aire a través de las ventanas o las uniones entre pareces y techos debidos a que es en estos lugares donde suele haber fallos de aislamiento térmico. El aire caliente tiene una presión mas alta que el aire frío por lo que la presión suele ser menor en las plantas bajas y sótanos. Este fenómeno de presión negativa en las partes bajas de un edificio promueve la infiltración del aire frío del exterior a través de las áreas sensibles como ventanas,puertas y cimientos, lo cual enfría el suelo y crea una sensación de malestar en los pies.

Calentar un edificio por convección es mas propicio para las filtraciones y fugas. Se estima que las fugas de aire pueden causar el 25% de las perdidas de calor en una casa. Los sistemas mecánicos como los ventiladores de techo, intercambiadores de aire o sistemas de aire forzado están diseñados para superar los inconvenientes del calor por convección. Por contra, estas instalaciones al mover el aire que esta caliente, cuando esta seco, lo cual ocurre sobre todo en invierno, se aumenta el movimiento de finas partículas de polvo que causan irritaciones respiratorias. Por otra parte, también es notable el malestar corporal que provocan los sistemas de aire forzado. Por ultimo,implican costes adicionales para su adquisición y funcionamiento.

Es razonable que una Estufa de Inercia transfiera su calor en un 60% a través de Radiación y el 40% en forma de Convección. Sin embargo la temperatura es relativamente baja en la superficie de una estufa de mampostería,idealmente entre los 40º y 60ª. La convección resultante es pequeña, poco agresiva. Apenas provoca una estratificación entre el aire frío y el caliente. La baja convección producida da lugar a una lenta circulación de aire en la sala. Las casas que tienen una Estufa de Inercia con un techo alto, en forma de catedral,tienen una diferencia de solamente 1º grado entre el suelo y el techo, hasta 7 metros mas arriba.

 

EstufasEcologicas 2016
Fuentes:
Gabriel Callender de Foyers Debriel (http://www.debriel.com/)
Lopez Labs.
Masonery Heater Association (http://www.mha-net.org/)

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