Calderas de inducción para calefacción: tipos, revisión de ventajas y desventajas, cómo elegir un buen modelo

En el mercado de electrodomésticos, la caldera de calefacción por inducción sigue siendo una novedad, aunque la popularidad de esta solución innovadora está creciendo rápidamente. Entre las calderas eléctricas, los modelos de inducción representan aproximadamente el 30%. ¿En qué se diferencia este equipo de sus competidores con resistencias o electrodos comunes?

Le contaremos todo sobre el principio de funcionamiento y las ventajas únicas del equipo, cuyo trabajo se basa en el uso de la inducción. En el artículo que proponemos, se presentan y describen en detalle sus variedades. Nuestros consejos de instalación le ayudarán a equipar o modernizar sin problemas el sistema de calefacción de una casa de campo, una tienda o un almacén.

Características de diseño y operación

La caldera de inducción puede generar calor y calentar espacios gracias a la inducción electromagnética. Este fenómeno físico fue descubierto por Faraday durante sus experimentos con una barra magnética cilíndrica, alrededor de la cual se enrollaba un alambre de cobre en forma de espiral.

Dispositivo del equipo de inducción

La caldera de inducción moderna para calefacción también incluye una bobina de inductancia y un núcleo. Al pasar corriente eléctrica alterna a través de la bobina, se genera un campo electromagnético.

El campo genera corrientes eléctricas de Foucault que calientan el núcleo, cuyo calor se transfiere al fluido caloportador. La cantidad de este calor se determina según la fórmula de Joule-Lenz.

La caldera de inducción para calefacción es un agregado complejo de múltiples componentes. Para comprender mejor el principio de funcionamiento del dispositivo de inducción, conviene recordar el curso de física escolar.

La caldera de inducción para calefacción consta de dos partes principales. En una de ellas, compuesta por una bobina y un núcleo, se produce la formación del campo magnético. La segunda parte es un intercambiador de calor con el fluido de trabajo (fluido caloportador).

La función del fluido termoconductor la realiza el agua común o una mezcla de agua con etilenglicol. También es posible usar otros líquidos, cuya elección depende del modelo específico de la caldera.

El sistema de calefacción con caldera de inducción siempre se integra en un circuito cerrado. El esquema de instalación incluye también un tanque de membrana, necesario para recibir el exceso de agua que se produce debido a su expansión térmica. Si este tanque no está incluido en el equipamiento, se adquiere por separado.

Especificidad de uso en circuitos de calefacción

Las calderas de inducción están diseñadas para funcionar en un sistema con circulación forzada. Por lo tanto, en el esquema de conexión debe estar presente un bomba de circulación que estimule el movimiento del fluido de trabajo a través del circuito de calefacción.

Esta necesidad se debe a los volúmenes relativamente pequeños de los intercambiadores de calor – debido al calentamiento rápido, el agua en ellos hierve más rápido de lo que se produce la circulación por gravedad.

Las calderas de inducción se suministran con una unidad de control externa, destinada a automatizar el funcionamiento del equipo de calefacción.

En sistemas de múltiples circuitos, las bombas de circulación se instalan en cada circuito. Si en la casa funciona un sistema de suelo radiante, el kit debe incluir un colector de distribución y una bomba adicional.

El sistema de control de la caldera incluye, además del termorregulador y los sensores de temperatura, el llamado grupo de seguridad, que tiene como objetivo evitar el sobrecalentamiento, el exceso de presión y el límite de resistencia de los componentes.

El grupo de seguridad suele incluir un manómetro, purgadores de aire y válvulas de seguridad. La protección contra sobretensiones se implementa mediante componentes automáticos. El tratamiento de piezas individuales con compuesto mejora su protección. Gracias a los componentes de protección, se garantiza un funcionamiento seguro e ininterrumpido de la caldera.

En el esquema de montaje del sistema de calefacción con caldera de inducción se incluyen obligatoriamente un tanque de expansión y un grupo de seguridad que evita el exceso de presión en el circuito cerrado.

Las calderas de inducción domésticas, dependiendo de la potencia nominal, funcionan con una tensión de 220 V o 380 V a una frecuencia de 50 Hz. Para conectar la caldera eléctrica a la red, será necesario notificar a la empresa energética local (proveedor de electricidad) y obtener su aprobación.

La conexión puede ser monofásica o trifásica. Los cables utilizados para la conexión eléctrica deben tener la sección adecuada.

En el dispositivo de inducción, la calefacción se regula mediante su encendido y apagado cíclicos. A este proceso contribuyen los sensores de temperatura (termopar) que forman parte del sistema de control.

Caldera de inducción en corte transversal indicando la dirección del flujo del refrigerante. En estado frío, el refrigerante ingresa a través del tubo de conexión inferior y, después de calentarse, se suministra a través del tubo de conexión superior al sistema de calefacción.

El usuario establece el modo de temperatura óptimo y la caldera, después de calentar el refrigerante hasta una temperatura determinada, se apaga automáticamente, y después de enfriarse, se enciende nuevamente.

Gracias al ciclo continuo de calentamiento del refrigerante, se mantiene un microclima confortable en los locales calefaccionados. En muchos modelos, los datos de temperatura y otros parámetros de funcionamiento se muestran en la pantalla, lo que facilita el control sobre el funcionamiento del equipo.

Opcionalmente, las calderas de inducción para calefacción se suministran con módulos GSM para controlar la temperatura en el local y gestionar a través de un teléfono inteligente desde cualquier parte del mundo donde haya internet. Al regresar de vacaciones o de un viaje de negocios, se puede encender anticipadamente el sistema de calefacción y preparar la casa para la llegada.

Variedades de calderas de inducción

Todos los modelos de calderas de inducción funcionan según el mismo principio, pero existen diferencias en su diseño constructivo. Según este criterio, se dividen condicionalmente en varios tipos, que se examinarán a continuación.

Calderas de carcasa. La carcasa de la caldera tiene forma cilíndrica. En la carcasa se encuentra la bobina de inductancia. El intercambiador de calor pasa tanto por el interior como por el exterior de la bobina.

El fluido de trabajo que ingresa por el tubo de entrada pasa a través del intercambiador de calor, se calienta y a través del tubo superior ingresa al circuito de calefacción. Las calderas de tipo de carcasa son fabricadas en Rusia por NPK «INERA». En el mercado se conocen bajo la marca SAV.

Calderas con intercambiadores de calor volumétricos. Este tipo de calderas también se denomina inductivo-conductivo. El equipo tiene un cuerpo metálico en forma de cilindro.

En el cuerpo se encuentra una bobina de inducción con un núcleo ferromagnético que actúa como intercambiador de calor. Las calderas inductivo-conductivas están representadas en el mercado por la serie VIN. El fabricante – la fábrica de equipos de calefacción «Energía Alternativa».

Calderas con intercambiador de calor tubular. Las calderas de inducción clásicas tienen un intercambiador de calor en forma de un conjunto de tubos que rodean la bobina de inductancia. El primer equipo en el mercado fue precisamente este tipo.

Calderas de inducción con inversores. La caldera de inducción puede complementarse con un inversor en el que la corriente eléctrica continua de las baterías se convierte en corriente alterna de alta frecuencia y solo después llega a la bobina de inductancia.

Esta solución ayuda a obtener las corrientes parásitas necesarias para generar calor en ausencia de alimentación de red principal.

El uso del inversor en el circuito con calderas de inducción permite estabilizar el suministro de energía a los equipos eléctricos y protegerlos de las fluctuaciones de tensión en la red.

¿Qué se debe saber sobre la instalación?

El paquete de suministro de los aparatos electrotécnicos incluye un pasaporte técnico con una descripción detallada de las características y un manual donde se indican las reglas de instalación y funcionamiento. La instalación de las calderas debe realizarse de acuerdo con el manual adjunto.

En caso de deficiencias, por ejemplo, si el sistema no tiene bomba de circulación forzada, la caldera puede quedar fuera del servicio de garantía. Por ello, los fabricantes recomiendan contratar fontaneros experimentados o empleados capacitados de la organización que vendió el equipo eléctrico.

La caldera de inducción puede integrarse en el sistema de calefacción existente como principal o de respaldo en conexión paralela. En cuanto al lugar de instalación, es necesario cumplir con las reglas estándar para todos los aparatos eléctricos de calefacción.

El calentador debe colocarse a una distancia de al menos 80 cm del techo y del suelo. La separación con la pared debe ser de al menos 30 cm. Como cualquier equipo de potencia, la caldera de inducción debe estar conectada a tierra según la norma GOST 12.2.007.0.

La sección del cable utilizado para conectar la caldera de inducción se calcula en función de la potencia del equipo. El cableado se instala en canaletas o en tubos corrugados.

Ventajas de las calderas de inducción para calefacción

Las calderas de inducción tienen muchas ventajas absolutas y comparativas, incluyendo las siguientes:

• el más alto rendimiento entre todas las calderas eléctricas;
• invariabilidad de las características energéticas;
• requisitos mínimos para el fluido caloportador;
• mayor fiabilidad;
• vida útil récord;
• capacidad de funcionar de forma autónoma;
• instalación sencilla sin sistema de ventilación;
• sistema de control automático;
• no es necesario transportar ni almacenar combustible:
• calentamiento del fluido caloportador hasta 95 grados;
• alto nivel de seguridad.

El aparato convierte la energía eléctrica en térmica con un rendimiento del 98-99%. Para calentar el fluido caloportador se necesitan de 7 a 10 minutos. La construcción simple, sin partes mecánicas móviles, y las aleaciones de acero utilizadas como materiales de fabricación hacen que las calderas de inducción tengan una durabilidad récord.

Solo un daño en el aislamiento eléctrico puede dejar fuera de servicio dicho equipo. Pero, como muestra la práctica de funcionamiento de los transformadores, que por su diseño son muy similares a las calderas de inducción, realmente pueden durar muchas décadas.

Según las afirmaciones de los fabricantes, los equipos que funcionan mediante el efecto de inducción electromagnética proporcionan calefacción ininterrumpida de los locales durante 100 000 horas, es decir, 30 temporadas de calefacción. Además, su potencia no disminuye con el tiempo, lo que no se puede decir de las calderas de electrodos y las comunes tubulares calderas.

Las calderas de inducción pueden utilizarse tanto como equipo principal como adicional. Por ejemplo, para preparar el fluido caloportador para un sistema de suelo radiante de uso irregular.

Las mismas razones que determinan la durabilidad y la mayor fiabilidad de los calentadores de inducción, al mismo tiempo reducen el coste de funcionamiento. La caldera de inducción no requiere mantenimiento ni reparaciones periódicas, lo que ahorra dinero.

En comparación con muchos otros tipos de combustible, el uso de electricidad para calentar viviendas sigue siendo el más ventajoso. Esto se aplica especialmente a las localidades no gasificadas.

El diseño de una caldera de inducción certificada evita los cortocircuitos. Los fabricantes afirman que cualquier modelo tiene la más alta clase de seguridad eléctrica. No se debe confundir la caldera de inducción con un horno microondas, ya que para su funcionamiento se utiliza una frecuencia de corriente eléctrica diferente.

El calentamiento del fluido caloportador en la caldera de inducción se produce de manera uniforme – la diferencia de temperatura en el sistema no supera los 30°C. Es decir, no existen sobrecalentamientos locales que puedan provocar un incendio, lo que hace que estas unidades sean ignífugas.

Gracias a la magnetización del fluido caloportador, a la ligera vibración, imperceptible para los demás, y a los remolinos turbulentos, en las calderas de inducción prácticamente no se forman depósitos minerales, lo que repercute favorablemente en la eficiencia. Recordemos que una gruesa capa de incrustaciones reduce la velocidad y la eficiencia del calentamiento del fluido caloportador.

Para aumentar la potencia, se puede utilizar una cascada de tres o más calderas de inducción con un armario de control común. Esta solución ayudará a calentar una mansión de dos pisos.

Si se siguen las reglas de funcionamiento indicadas en el manual, después de la instalación y el ajuste de la temperatura, no es necesario pensar en la caldera durante toda la temporada de calefacción. A diferencia de las «calderas de combustible sólido», los aparatos de inducción no requieren carga regular de leña y carbón ni eliminación de cenizas. No es necesario limpiar los tubos, lo que los diferencia de otros tipos de calderas eléctricas.

La propia caldera y el equipo adicional ocupan poco espacio y pueden instalarse en una habitación de área reducida. Los componentes del sistema de control permiten utilizar las calderas de inducción en conjunto con otros equipos climáticos.

Las calderas de inducción se pueden integrar en un sistema inteligente de gestión del equipamiento del hogar, denominado “Hogar inteligente”

Desventajas de los modelos de inducción

Aún no existen soluciones técnicas ideales. Incluso el equipo más perfecto tiene sus desventajas, y la caldera de inducción para calefacción no es una excepción.

Se caracteriza por:

• precio elevado;
• gran peso;
• ruido.

En la fabricación de calderas de inducción se utilizan materiales costosos, incluidos los ferromagnéticos que reaccionan al campo magnético.

Para que la caldera cumpla su función, los ingenieros deben calcular con precisión el diámetro del cable de la bobina, el número de sus vueltas, el tamaño del núcleo y otros parámetros. Luego, todos estos cálculos deben plasmarse en el producto terminado.

Por lo tanto, la fabricación de dispositivos de inducción es un proceso que requiere mucha mano de obra y material, lo que determina el alto costo de producción. Al mismo tiempo, esta desventaja se compensa gracias a su larga vida útil y a los mínimos costos de funcionamiento.

Las dimensiones compactas de la caldera se combinan con su peso considerable, lo que se explica por la gran cantidad de piezas de acero. Algunos modelos pesan 40 kg. La caldera de inducción emite un ruido leve durante el funcionamiento, pero este defecto se elimina fácilmente mediante juntas amortiguadoras de ruido, que se recomienda instalar durante el montaje.

Reglas de selección del equipo

Al elegir un modelo de caldera de inducción, los criterios principales son su potencia y las características del espacio a calentar. Se parte de que para calentar 10 m² con una altura de techo de hasta 3 metros se requiere 1 kW.

Por lo tanto, basta con dividir la superficie del local a calentar entre 10 y se obtendrá la potencia nominal necesaria de la caldera eléctrica. Por ejemplo, para una casa de 100 m² se necesitará un calentador de inducción de 10 kW.

Si no se desea calcular con gran precisión la potencia necesaria de la caldera, se puede utilizar una versión simplificada. Según esta, las calderas de inducción con una potencia de solo 3-4 kW pueden calentar una habitación de 30-40 m²

Para no pagar de más por una potencia innecesaria y no pasar frío en caso de que sea insuficiente, es necesario evaluar las características concretas de la casa u otro objeto, incluyendo los materiales de las paredes, el área de las ventanas, la presencia de aislamiento térmico, etc., y sobre la base de estos datos elegir el equipo de calefacción.

No está de más preguntar al vendedor también por el factor de potencia, es decir, la relación entre la potencia activa y la aparente del modelo seleccionado. Este indicador se denomina coseno de fi (Cos φ) y se mide en voltamperios. Ayuda a determinar qué parte de la energía eléctrica consumida se utiliza directamente para calentar el fluido caloportador y qué parte para generar el campo magnético.

Los valores del factor de potencia se encuentran entre 0 y 1. En calderas de inducción con un diseño bien pensado, Cos φ es 0,97-0,98 kVA, lo que se considera un indicador excelente, ya que casi toda la electricidad consumida se utiliza para calentar el fluido de trabajo.

La variedad de modelos permite elegir una opción para usar como fuente principal o de reserva de calor. Las calderas potentes que funcionan con una tensión de 380 V son capaces de calentar por sí solas casas, objetos comerciales e industriales de gran superficie.

Para su uso en una casa de campo o en un garaje, se puede fabricar con sus propias manos una eficiente caldera de inducción. El siguiente artículo lo familiarizará con una guía detallada para ensamblar un útil proyecto de bricolaje.

Conclusiones y video útil sobre el tema

El video muestra claramente el principio de funcionamiento del equipo de inducción:

Opinión de experto sobre la seguridad de funcionamiento de la caldera de inducción:

Videopresentaciones de calderas de inducción de ZSTM (Planta de Maquinaria Tecnológica de Siberia):

Las calderas de inducción para calefacción poseen muchas ventajas y ventajas competitivas con inconvenientes insignificantes o fácilmente subsanables. Solo se puede decidir qué tan rentable es esta opción para la calefacción de una casa en particular sopesando todos los «pros» y «contras».

Es un hecho incuestionable que la demanda de este tipo de equipos sigue creciendo y es probable que esta tendencia se mantenga en el futuro.

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