Hacia el diseño térmicamente óptimo de un calefactor a gas de tiro balanceado de aplicación residencial en argentina

SERGIO DARÍO KEEGAN; GUILLERMO FERNANDO BARRETO; NÉSTOR JAVIER MARIANI

La Plata

Jornada; Séptimas Jornadas de Investigación, Transferencia, Extensión y Enseñanza 2023; 2023

Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de La Plata

La climatización residencial significa una parte importante del consumo energético de los países. Específicamente en referencia al rubro calefacción puede afirmarse que, en nuestro país, son los calefactores a gas de tiro balanceado uno de los dispositivos mayoritariamente escogidos. Esto en virtud de la seguridad que ofrecen, del ambiente confortable que generan (no consumen aire del ambiente interior ni descargan los gases de combustión en el mismo) y de su precio de compra relativamente accesible. Sin embargo, como desventaja debe señalarse que, en general, las unidades comercializadas presentan una eficiencia térmica (i.e., relación entre la energía entregada al ambiente a calefaccionar frente a la energía consumida) relativamente baja. En un esfuerzo por mitigar esta deficiencia y brindar información a los consumidores, la norma NAG 315 (Enargas, 2015) vigente en la Argentina establece en su Anexo AC que los calefactores deben incluir un etiquetado según una eficiencia térmica ponderada conforme a un protocolo de consumo que establece un tiempo de uso a potencia máxima, mínima y piloto durante un día del periodo invernal. Así, la letra A corresponde al dispositivo más eficiente (eficiencia ponderada mayor que 71%) y la E al menos eficiente (valor inferior a 59%). En particular, medidas realizadas en nuestro laboratorio para un calefactor de tiro balanceado a gas natural de marca Coppens (modelo Peltre de potencia nominal 2500 kcal h-1) arrojaron valores de eficiencia alrededor de 74% para potencia máxima (2.9 kW) mientras que para potencia mínima (1 kW) los mismos se reducen hasta alrededor de 62%. Simultáneamente, los valores de temperaturas medidos de los gases de combustión a la salida del calefactor resultan relativamente elevados, 390ºC y 225ºC para potencias máxima y mínima, respectivamente.De lo expuesto previamente se desprende que resulta de máximo interés desarrollar e implementar alternativas que permitan mejorar la eficiencia de los calefactores de tiro balanceado actualmente comercializados. En el grupo de trabajo se viene trabajando en esta dirección a partir de la idea básica de recuperar el calor residual de los gases de combustión “calientes” que abandonan el calefactor para precalentar el aire que ingresa al mismo utilizando un recuperador de calor externo de tamaño compatible con el del calefactor. Se han alcanzado resultados de valía por cuanto se ha conseguido incrementar significativamente los niveles de eficiencia (en más de 10 puntos porcentuales a potencia máxima y en más de 20 a potencia mínima). En este trabajo se propone complementar el uso del recuperador de calor con el re-diseño de la cámara de admisión del calefactor, dotándola de aletas interiores y exteriores, de modo de permitir la máxima transferencia del calor recuperado posible al ambiente a calefaccionar y, simultáneamente, mantener el funcionamiento del conjunto en condiciones de circulación natural y seguras (sin generación de CO e inquemados). Se presentan los avances conseguidos y los resultados de los ensayos funcionamiento en distintas condiciones de operación, los cuales han resultado muy satisfactorios.