Los radiadores y convectores son intercambiadores de calor diseñados para transferir energía térmica de un medio a otro con el fin de calentar espacios.
Denison Olmsted , de New Haven, Connecticut, parece haber sido la primera persona en utilizar el término "radiador" para referirse a un aparato de calefacción en una patente de 1834 para una estufa con un intercambiador de calor que luego irradiaba calor. En la patente escribió que su invención era "un tipo peculiar de aparato, al que llamo radiador". [1] El radiador de calefacción fue inventado por Franz San Galli en 1855, un hombre de negocios ruso nacido en el Reino de Prusia que vivía en San Petersburgo . [2] [3] A fines del siglo XIX, empresas como la American Radiator Company promocionaron los radiadores de hierro fundido en lugar de los diseños anteriores fabricados en acero para reducir los costos y expandir el mercado.
Un radiador es un dispositivo que transfiere calor a un medio principalmente a través de radiación térmica . En la práctica, el término radiador se aplica a menudo a cualquier cantidad de dispositivos en los que un fluido circula a través de tuberías expuestas (a menudo con aletas u otros medios para aumentar el área de superficie), a pesar de que dichos dispositivos tienden a transferir calor principalmente por convección y podrían lógicamente llamarse convectores .
Los términos calentador de convección y convector se refieren a una clase de dispositivos en los que la fuente de calor no está expuesta directamente. Como la seguridad doméstica y el suministro de agua a través de calentadores de agua mantienen las temperaturas relativamente bajas, la radiación es ineficiente en comparación con la convección. [ cita requerida ]
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El vapor tiene la ventaja de fluir por las tuberías bajo su propia presión sin necesidad de bombeo. Por este motivo, se adoptó antes, antes de que existieran motores y bombas eléctricas. Además, es mucho más fácil distribuir el vapor que el agua caliente por edificios grandes y altos como los rascacielos . Sin embargo, las temperaturas más altas a las que funcionan los sistemas de vapor los hacen inherentemente menos eficientes, ya que la pérdida de calor no deseada es inevitablemente mayor.
Las tuberías de vapor y los radiadores son propensos a producir ruidos de golpeteo llamados martillo de vapor . El golpe se crea cuando parte del vapor se condensa en agua en una sección horizontal de la tubería de vapor. Posteriormente, el vapor recoge el agua, forma una "babosa" y la arroja a alta velocidad en un accesorio de tubería, creando un ruido de golpeteo fuerte y estresando mucho la tubería. Esta condición generalmente es causada por una estrategia deficiente de drenaje de condensado y a menudo es causada por el asentamiento de edificios y la acumulación resultante de condensado en tuberías y radiadores que ya no se inclinan ligeramente hacia la caldera . [ cita requerida ]
Un radiador de agua caliente consiste en un recipiente metálico hueco y sellado que se llena con agua caliente procedente de una caldera u otro dispositivo de calefacción mediante alimentación por gravedad, una bomba o convección natural . A medida que emite calor, el agua caliente se enfría y se hunde hasta el fondo del radiador y sale por una tubería situada en el otro extremo. A menudo se instalan dispositivos antigolpes para evitar o minimizar los golpes en las tuberías de los radiadores de agua caliente.
A diferencia de los sistemas de vapor o agua caliente que reciben calor de una caldera, los radiadores eléctricos producen calor a partir de la electricidad en la ubicación del radiador. Este calor puede transferirse a un fluido (como aceite) dentro del radiador. El aceite circula dentro del radiador por convección, que distribuye el calor desde el elemento calefactor hasta la superficie del radiador. Los radiadores eléctricos más pequeños tienen la ventaja de ser portátiles, ya que no necesitan estar conectados a tuberías. Algunos radiadores eléctricos también pueden usar agua caliente; esto es particularmente común en los toalleros calefactados , donde el radiador usa agua caliente cuando está funcionando el sistema de calefacción central, pero cambia a electricidad cuando no se requiere calentar todo el edificio.
Los radiadores de hierro fundido se pueden utilizar con sistemas de agua caliente o de vapor. Los radiadores de hierro fundido tradicionales ya no son comunes en las construcciones nuevas, y se han reemplazado principalmente por radiadores de panel o de zócalo de agua caliente forzada, pero siguen estando disponibles.
Los convectores de agua caliente de zócalo (a menudo denominados "radiadores de tubo con aletas") están compuestos por tubos de cobre que tienen aletas de aluminio adheridas para aumentar su área de superficie. La conducción se utiliza para transferir el calor del agua que circula por los tubos a los radiadores o convectores de metal.
Los convectores de zócalo están diseñados para calentar el aire de la habitación mediante convección para transferir el calor de los radiadores al aire circundante. [4] Lo hacen aspirando aire frío por la parte inferior, calentando el aire a medida que pasa por las aletas del radiador y descargando el aire caliente por la parte superior. Esto establece bucles convectivos de movimiento de aire dentro de una habitación. Si el radiador está bloqueado desde arriba o desde abajo, se impide este movimiento de aire y el calentador no funcionará. Los sistemas de calefacción de zócalo a veces están equipados con cubiertas móviles para permitir que el residente ajuste la calefacción por habitación, de forma similar a los registros de aire en un sistema de aire central.
Los radiadores de panel se sueldan a partir de paneles de acero planos o corrugados y, por lo general, se cuelgan de la pared. Suelen utilizarse con sistemas de agua caliente, pero también hay versiones eléctricas disponibles. Los paneles suelen tener aletas adheridas, lo que aumenta la superficie y, por lo tanto, la cantidad de calor que se puede transferir al aire. Se pueden apilar varios paneles para formar un radiador y el radiador resultante se designa con un número de tipo de dos dígitos. El primer dígito es el número de paneles y el segundo es el número de juegos de aletas; por ejemplo, un radiador tipo 21 tiene dos paneles con un juego de aletas en el medio. El flujo de aire alrededor del radiador y entre los paneles se realiza únicamente por convección y debe ser ilimitado para que el radiador alcance su rendimiento de diseño. La salida de calor de los radiadores de panel se regula controlando el flujo de agua caliente, ya sea con una válvula manual o termostática.
Los radiadores también pueden fabricarse de aluminio, que es un muy buen conductor del calor y tiene una mejor conductividad térmica en comparación con la del acero. Los radiadores de aluminio tienden a tener un bajo contenido de agua, por lo que esto, combinado con las excelentes cualidades de conductividad térmica del propio metal, hace que los radiadores de aluminio respondan muy bien a los cambios en la demanda de temperatura. [5]
Un convector asistido por ventilador contiene un intercambiador de calor alimentado por agua caliente del sistema de calefacción. Un interruptor termostático activa un ventilador eléctrico que sopla aire sobre el intercambiador de calor para que circule por una habitación. Sus ventajas son su pequeño tamaño relativo y la distribución uniforme del calor. Las desventajas son el ruido del ventilador y la necesidad de una fuente de calor y un suministro eléctrico independiente.
También conocida como "calor radiante", la calefacción por suelo radiante utiliza una red de tuberías, tubos o cables calefactores enterrados o fijados debajo del suelo para permitir que el calor suba a la habitación. Los mejores resultados se obtienen con materiales de suelo conductores, como baldosas. La gran superficie de estos radiadores del tamaño de una habitación permite mantenerlos a unos pocos grados por encima de la temperatura ambiente deseada, lo que minimiza la convección . La calefacción por suelo radiante es más cara en las construcciones nuevas que los sistemas menos eficientes. Además, suele ser difícil de adaptar a los edificios existentes.
El hipocausto romano empleaba un principio de funcionamiento similar.
Los radiadores de rodapié son un tipo de calentador que consiste en colocar radiadores dentro de un rodapié. El agua caliente se canaliza a través del sistema, generalmente se toma directamente del sistema de calefacción central. [6]
Los radiadores pueden reducir la humedad interior , lo que puede contribuir a la sequedad de la piel, menor comodidad física y encogimiento de los pisos de madera (por ejemplo), sin embargo, se puede usar un humidificador para aumentar la humedad. [7]
radiador 1855 inventado.