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 invento era "un tipo peculiar de aparato, al que yo 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 finales del siglo XIX, empresas, como American Radiator Company , promovieron los radiadores de hierro fundido en lugar de los diseños anteriores de acero fabricado para reducir 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 número de dispositivos en los que un fluido circula a través de tuberías expuestas (a menudo con aletas u otros medios para aumentar la superficie), a pesar de que dichos dispositivos tienden a transferir calor principalmente por convección y, lógicamente, podrían ser llamados 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 calentadores de agua mantienen las temperaturas relativamente bajas, la radiación es ineficiente en comparación con la convección. [ cita necesaria ]
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El vapor tiene la ventaja de fluir a través de tuberías bajo su propia presión sin necesidad de bombear. Por esta razón, se adoptó antes, antes de que estuvieran disponibles los motores y bombas eléctricos. El vapor también es mucho más fácil de distribuir que el agua caliente en edificios grandes y altos, como los rascacielos . Sin embargo, las temperaturas más altas a las que operan 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 golpes llamados martillo de vapor . La explosión 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 gran velocidad dentro de un accesorio de tubería, creando un fuerte ruido de martilleo y tensionando enormemente la tubería. Esta condición generalmente es causada por una mala estrategia de drenaje de condensado y a menudo es causada por el asentamiento de los edificios y la consiguiente acumulación de condensado en tuberías y radiadores que ya no se inclinan ligeramente hacia la caldera . [ cita necesaria ]
Un radiador de agua caliente consiste en un recipiente metálico hueco sellado lleno de 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 en el otro extremo. A menudo se instalan dispositivos anti-martillo para prevenir 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 el aceite) dentro del radiador. El aceite circula dentro del radiador por convección, que distribuye el calor desde el elemento calefactor a 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 utilizar agua caliente; Esta es una particularidad común en los toalleros calefactables , donde el radiador utiliza agua caliente cuando el sistema de calefacción central está funcionando pero cambia a electricidad cuando no es necesario calentar todo el edificio.
Los radiadores de hierro fundido se pueden utilizar con sistemas de agua caliente o vapor. Los radiadores tradicionales de hierro fundido ya no son comunes en las construcciones nuevas y se reemplazan principalmente por radiadores de panel o zócalo de agua caliente forzada, pero siguen estando disponibles.
Los convectores de zócalo de agua caliente (a menudo denominados "radiadores de tubo con aletas") consisten en tubos de cobre que tienen aletas de aluminio unidas para aumentar su superficie. La conducción se utiliza para transferir calor del agua que circula por las tuberías a los radiadores o convectores metálicos.
Los convectores de zócalo están diseñados para calentar el aire de una habitación mediante convección para transferir el calor de los radiadores al aire circundante. [4] Lo hacen aspirando aire frío por la parte inferior, calentándolo a medida que pasa sobre las aletas del radiador y descargando el aire caliente por la parte superior. Esto crea 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 al residente ajustar la calefacción por habitación, de forma muy similar a los registros de aire en un sistema de aire central.
Los radiadores de panel están soldados 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 están disponibles versiones eléctricas. Los paneles suelen tener aletas adheridas, lo que aumenta la superficie y, por 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 denomina 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 es únicamente por convección y no debe tener restricciones para que el radiador alcance su rendimiento de diseño. La producción de calor de los radiadores de panel se regula controlando el flujo de agua caliente, ya sea con una válvula manual o termostática.
Un convector asistido por ventilador contiene un intercambiador de calor alimentado por agua caliente del sistema de calefacción. Un interruptor termostático energiza un ventilador eléctrico que sopla aire sobre el intercambiador de calor para hacerlo circular en una habitación. Sus ventajas son su pequeño tamaño relativo y una 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, tuberías o cables calefactores, enterrados o sujetos debajo del suelo para permitir que el calor suba a la habitación. Los mejores resultados se logran con materiales conductores para pisos, como las baldosas. La gran superficie de estos radiadores del tamaño de una habitación permite mantenerlos sólo unos pocos grados por encima de la temperatura ambiente deseada, minimizando la convección . La calefacción por suelo radiante es más cara en las construcciones nuevas que los sistemas menos eficientes. Por lo general, también es difícil adaptarlo a edificios existentes.
El hipocausto romano empleó un principio de funcionamiento similar.
Los radiadores de rodapié son un tipo de calefactor que consiste en colocar radiadores dentro de un rodapié. El agua caliente se canaliza a través del sistema, generalmente tomada directamente del sistema de calefacción central. [5]
Los radiadores pueden reducir la humedad interior , lo que puede contribuir a la piel seca, menor comodidad física y encogimiento de los pisos de madera (por ejemplo); sin embargo, se puede usar un humidificador para aumentar la humedad. [6]
Radiador 1855 inventado.