Caldera eléctrica de doble circuito: dispositivo, análisis de ventajas e inconvenientes + qué tener en cuenta al elegir

Si no es posible llevar gas a la casa, hay que resolver el problema de la calefacción autónoma y el calentamiento de agua mediante fuentes de energía alternativas. Se pueden instalar generadores solares, calentar con leña o pellets. Sin embargo, la mejor solución puede ser una caldera eléctrica de doble circuito.

En el artículo que presentamos se describe en detalle el principio de funcionamiento y las variedades de equipos que convierten la energía eléctrica en térmica. Se enumeran las pautas que los futuros propietarios del aparato deben considerar antes de su compra. Se ofrecen recomendaciones para un uso económico.

Principio de funcionamiento del dispositivo

El diseño de la caldera de doble circuito prevé la ubicación de dos elementos calefactores en un mismo aparato para calentar el agua y el fluido caloportador. El sistema funciona gracias a la conversión de corriente eléctrica en energía térmica.

Características constructivas de la caldera de doble circuito

Para calentar la habitación, se conecta a la caldera un circuito de calefacción cerrado por el que circula el fluido caloportador. La segunda tubería está destinada al suministro de agua caliente, que se calienta en un depósito de almacenamiento incorporado o por principio de flujo continuo.

En la época cálida, se puede apagar la calefacción y usar la caldera solo como calentador de agua.

Los dos circuitos de la caldera eléctrica pueden funcionar independientemente entre sí o al mismo tiempo, calentando la casa y el agua.

El aparato consta de los siguientes elementos principales:

• carcasa con aislamiento térmico, válvulas de entrada y salida;
• intercambiador de calor por el que circula el fluido caloportador;
• sistema de control y unidad automática que permite ajustar los parámetros de temperatura y encender/apagar el aparato;
• dispositivo de calefacción;
• vaso de expansión para aliviar la presión;
• válvula de seguridad;
• purgador de aire (automático o manual) para eliminar bolsas de aire;
• bombas de circulación para el sistema de ACS y calefacción;
• grupo de seguridad con sensores de temperatura y relés.

El principio de funcionamiento de la caldera eléctrica se basa en el intercambio de calor: la bomba de circulación impulsa agua al interior del tanque, la cual se calienta hasta una temperatura determinada por el termoelemento y se envía ya sea al circuito de calefacción o al sistema de ACS.

En esencia, un aparato eléctrico de doble circuito, al igual que su homólogo de gas, puede cumplir la función tanto de caldera doméstica como de calentador de agua instantáneo.

Ventajas e inconvenientes del equipo eléctrico

La calefacción eléctrica se considera un método de calefacción ecológico, ya que no contamina el aire con humo y hollín como una caldera de combustible sólido, ni con monóxido de carbono y otros residuos nocivos como los equipos de gas.

Además, la peculiaridad del funcionamiento de la calefacción eléctrica prácticamente elimina los casos de fuerza mayor por fugas de agua: si no hay refrigerante en el sistema, el equipo se apaga automáticamente.

Una caldera eléctrica tiene un excelente índice de eficiencia: 95-99%, pero incluso una transferencia de calor tan alta no compensa el gran consumo de electricidad, por lo que en comparación con una caldera de gas, el aparato eléctrico pierde.

También se pueden mencionar como ventajas generales del equipo eléctrico:

• Instalación sencilla – no es necesario equipar una chimenea, un sistema de ventilación forzada, tender una tubería de gas ni obtener un montón de permisos, como al instalar una caldera de gas.
• Seguridad – la probabilidad de fuga o ebullición de la caldera eléctrica es muy baja; además, el diseño del aparato no implica el uso de llama abierta, materiales inflamables ni gas explosivo.
• Tamaño compacto – un aspecto importante para espacios pequeños. Además, el aparato se puede instalar no solo en lugares especialmente previstos por el proyecto (como los equipos de gas), sino en cualquier lugar conveniente donde sea posible conectarlo a la red eléctrica y al sistema de calefacción.
• Silencio – la caldera eléctrica funciona sin vibraciones, «emisiones» ni otros ruidos que suelen tener las calderas de combustible sólido y de gas.
• Costo asequible tanto del propio aparato como de su instalación y mantenimiento.

En cuanto a las desventajas, una de las más importantes es el costo de la energía consumida. Si se trata de calefacción eléctrica y ACS (agua caliente sanitaria) para una gran casa de campo, las cantidades serán considerables.

Por lo tanto, no estará de más hacer al menos un cálculo aproximado del consumo antes de la compra, analizando la información sobre la superficie, el consumo de agua y la potencia del aparato. Y luego decidir si vale la pena el esfuerzo.

La instalación de controladores especiales, dispositivos de acumulación y contadores diferenciales que funcionan en modo «día-noche» ayudará a reducir significativamente los costos.

Otras desventajas:

• Dependencia del suministro eléctrico – en una zona con cortes de electricidad constantes, instalar un aparato de calefacción de este tipo pierde sentido. Sin embargo, si los cortes son esporádicos y no una norma de vida, la compra de un generador que acumule energía puede resolver el problema.
• Las fluctuaciones de tensión de la red afectan negativamente la automatización sensible de la caldera, por lo que antes de instalar el equipo conviene adquirir buenos estabilizadores de energía.
• Depósito de incrustaciones. Dado que para el ACS se utiliza agua corriente, los elementos calefactores se cubren gradualmente de sarro, que debe eliminarse del equipo. Una solución puede ser la instalación de filtros en la entrada de agua fría y un mantenimiento periódico.

Además, antes de instalar una caldera eléctrica, conviene averiguar si su red doméstica está diseñada para soportar dicha carga. Por ejemplo, para una superficie de 200 m² se necesitan al menos 16-20 kW.

Y esto solo para calefacción, sin tener en cuenta otros electrodomésticos. Y si en los nuevos complejos de casas de campo esa potencia está prevista mediante la conexión a una red trifásica, para una parcela de jardín normalmente se asignan no más de 10 kW.

Tipos de calderas eléctricas

Las calderas eléctricas modernas están equipadas con calentadores de diferentes principios de funcionamiento. Pero solo los aparatos con resistencias eléctricas (TEN) pueden usarse simultáneamente para calefacción y agua caliente sanitaria.

La conexión de la caldera eléctrica al sistema de calefacción y ACS suele implicar la instalación de un calentador de agua con intercambiador de calor o un depósito para acumular agua caliente.

Otros tipos de equipo solo se pueden usar para ACS si se conecta un calentador de agua de calentamiento indirecto al circuito de calefacción.

Aparatos eléctricos con resistencias

En los modelos más comunes de calderas eléctricas están integrados elementos calefactores llamados resistencias (TEN), fabricados de cerámica o metal, con forma de varillas, espiral o barra hueca curvada en arco, dentro de la cual se aloja un hilo de cierta resistencia. Actúan como «intermediarios», calentándose al paso de la corriente eléctrica y transfiriendo calor al agua.

Esquema del dispositivo de una caldera eléctrica de doble circuito. La cantidad de elementos depende de la potencia del aparato y su volumen interno, pero las resistencias adicionales no solo aumentan la velocidad de calentamiento, sino también los gastos de electricidad y mantenimiento.

El principal inconveniente del aparato es la rápida formación de sarro en las resistencias, lo que perjudica su rendimiento. Por ejemplo, con un espesor de incrustación de cal de solo 0,5 mm, el rendimiento del aparato se reduce un 10% del nominal, y con 2 mm, ¡un 35-40%!

Como resultado, el dispositivo calienta el agua más lentamente, por lo que el consumo de electricidad aumenta. Por ello, la caldera necesita limpiezas constantes y el reemplazo periódico de los elementos calefactores averiados.

Para prolongar la vida útil del elemento calefactor, se recomienda utilizar un sistema de filtros de purificación o añadir agentes suavizantes especiales al refrigerante, y llenar el circuito de calefacción con agua destilada.

Además, las calderas con elemento calefactor requieren un mantenimiento periódico, ya que se trata del uso seguro del equipo. El elemento calefactor se desgasta gradualmente y puede quemarse.

Si esto ocurre con una despresurización de la carcasa, aún no es tan grave. En ese caso, el nicrom calentado simplemente se desmoronará al contacto con el agua y no representa un peligro para las personas. Pero si el elemento desprendido permanece en la carcasa intacta y continúa funcionando, toda la carcasa metálica, gracias al conductor de agua, quedará bajo tensión.

Equipos de calefacción por inducción

El funcionamiento de la caldera de inducción se basa en la inducción magnética, que permite convertir la electricidad en energía térmica. Dentro de la carcasa se encuentra un circuito primario con una bobina inductiva que, al aplicar voltaje, genera un campo magnético variable.

Como resultado, surgen las llamadas corrientes de Foucault (o parásitas), que calientan el metal, y este transmite su calor al fluido circulante.

Las calderas con elemento calefactor, probadas por el tiempo, se pueden instalar sin temor incluso en una sala de estar, mientras que para los dispositivos de inducción es mejor prever una habitación separada. A pesar de las afirmaciones publicitarias de los fabricantes, la medicina no ha confirmado la inocuidad de los campos electromagnéticos para el ser humano.

Ventajas de las calderas de inducción en comparación con los dispositivos de elemento calefactor:

• El nivel más alto de eficiencia: 98-99%.
• Mayor área de calentamiento y, por consiguiente, transferencia de calor más rápida.
• No se forma sarro en el elemento calefactor.
• Completamente autónomos y no requieren mantenimiento de servicio.
• Además del agua, se pueden usar derivados del petróleo y aceite como refrigerante.

El principal inconveniente de estos aparatos es su alto precio y la necesidad de conectar un calentador de agua de calentamiento indirecto o un depósito de acumulación para abastecer de agua caliente a la vivienda. Por ello, a pesar de las ventajas del equipo de inducción, la palma del liderazgo en la demanda de los consumidores la mantienen firmemente las calderas bitérmicas de resistencia.

Calderas con calentadores de electrodo

El funcionamiento de una caldera de electrodos se basa en los altos valores de conductividad térmica del agua. En el interior del cuerpo se colocan electrodos negativos y positivos que generan corriente eléctrica, entre ellos circula el refrigerante.

El calentamiento se produce gracias a la energía que se libera al descomponer las moléculas en iones cargados, y su movimiento hacia el electrodo de la polaridad correspondiente. Gracias a esto, el calentamiento del agua en la cámara de la caldera ocurre casi instantáneamente.

Una condición obligatoria para la caldera de electrodos es una buena conexión a tierra, ya que los aparatos pertenecen a dispositivos potencialmente peligrosos y la carcasa puede 'descargar' una fuerte corriente eléctrica.

Ventajas de las calderas de electrodos en comparación con los aparatos de resistencia eléctrica:

• Calientan el agua 10 veces más rápido.
• Consumen entre un 20-30 % menos de electricidad.
• Tienen tamaños compactos incluso con alta productividad (la mayoría de los modelos son de montaje mural).
• No se estropean con las fluctuaciones de voltaje.

Pero debido a sus importantes desventajas, las calderas de electrodos aún no se han generalizado. Principalmente se utilizan para calefacción, pero se puede organizar un segundo circuito para ACS (agua caliente sanitaria) siempre que se equipe el sistema con un calentador de agua de calentamiento indirecto.

Estos aparatos son muy exigentes con la composición del líquido que actúa como refrigerante. El agua corriente del grifo queda excluida; se recomienda usar un líquido especial con una composición salina equilibrada. Además, los electrodos se disuelven gradualmente durante el funcionamiento y requieren reemplazo.

Las calderas de electrodos son muy compactas, pero no tienen alta potencia, por lo que para calefacción de grandes áreas se disponen módulos con varios aparatos conectados en serie.

Para un uso seguro, se recomienda equipar la caldera de electrodos con un kit adicional de automatización, que se vende por separado y a menudo cuesta más que el propio aparato. Principalmente, se trata de una bomba de circulación y un regulador electrónico de temperatura, que controla la temperatura de calentamiento.

También se necesita un controlador de corriente que regule la intensidad de la corriente, con la capacidad de apagar el equipo para evitar que el agua hierva.

¿A qué prestar atención al comprar?

Una vez que haya decidido qué tipo de aparato desea comprar, es momento de pensar en sus dimensiones y parámetros técnicos.

La mayoría de las veces, las calderas eléctricas se instalan en la cocina, pero también se puede equipar una mini sala de calderas, que permitirá ocultar las comunicaciones poco atractivas y el equipo adicional (tanque de almacenamiento, calentador de agua de calentamiento indirecto, etc.).

Elección del aparato según el método de instalación

Independientemente del tipo de construcción, todas las calderas de doble circuito se pueden dividir en dos grandes grupos: de pared y de suelo. Las dimensiones y la elección del modelo dependen directamente del área que necesita calefaccionar, así como del espacio libre disponible para el aparato.

La caldera mural se diferencia de la de suelo por su tamaño reducido – si es necesario, se puede ocultar en un mueble colgante o armario, pero incluso sin ocultar, el aparato no parece voluminoso y armoniza perfectamente con otros electrodomésticos.

Los aparatos murales están diseñados para calentar superficies relativamente pequeñas – hasta 100 m², por lo que se instalan con mayor frecuencia en apartamentos o casas de campo pequeñas. Se fijan con soportes especiales a cualquier superficie vertical que pueda soportar dicha carga.

Las calderas de suelo son dispositivos bastante voluminosos, pero pueden proporcionar calor y suministro continuo de agua a una casa de hasta 200 m², y los depósitos de acumulación pueden integrarse en el propio aparato (lo que aumenta significativamente sus dimensiones) o instalarse por separado.

Si la superficie de la casa de campo supera los 200 m², se puede equipar una sala de calderas con varias calderas eléctricas o utilizar fuentes de calefacción adicionales: equipo de combustible sólido o paneles solares.

Cálculo de la potencia necesaria

La forma más sencilla es dividir la superficie a calentar entre 10. Se considera que para calentar 10 m² se consumirá 1 kW, pero la cifra obtenida será muy aproximada, ya que este cálculo solo tiene sentido para estancias con una altura no superior a 3 metros.

Además, las pérdidas de calor dependen en gran medida del aislamiento, la calidad y dimensiones de las ventanas, las características climáticas de la zona y los materiales utilizados en la construcción de la vivienda.

Si la casa tiene techos altos, primero se debe determinar el volumen de la estancia (superficie multiplicada por altura). Luego calcular la potencia necesaria considerando que por cada 1 m³ se requieren 35 W.

Al comprar, considere modelos cuya potencia supere en un 15-20% sus cálculos estimados – es mejor ajustar la caldera a un régimen más bajo que pasar frío en invierno con el equipo funcionando al límite.

Al resultado obtenido se debe añadir un «margen»:

• 10% – si hay una gran superficie acristalada (ventanales, terraza, etc.).
• 15% – si no hay aislamiento en la vivienda.
• 10-15% – para zonas con inviernos fríos.
• 20% – para carga adicional al funcionar el ACS en modo de calentamiento instantáneo.

Al calcular la potencia necesaria para calderas con depósito de acumulación integrado, se debe consultar los datos indicados por el fabricante en la documentación técnica.

De los parámetros técnicos de la caldera depende también su forma de alimentación. Los equipos de hasta 10 kW se pueden conectar a una red normal de 220 V, y las calderas más potentes, a una red trifásica (además, puede ser necesario un permiso de la red eléctrica local si no hay una línea de 380 V en la casa).

Otros matices importantes

Según el principio de calentamiento del agua, las calderas eléctricas de doble circuito se pueden dividir en de paso y de acumulación. Las primeras son una buena opción para una casa pequeña y una familia, pueden abastecer fácilmente 1-2 puntos de consumo de agua además de la calefacción. Pero a pesar de su compacidad y comodidad de uso, el equipo «2 en 1» tiene un inconveniente importante – una alta carga en la red eléctrica.

En cambio, un acumulador ocupa mucho más espacio debido al depósito adicional donde se almacena la reserva de agua caliente. La ventaja de este tipo de equipo es que puede suministrar agua en grandes cantidades y permite ahorrar hasta un 10% en electricidad, ya que no gasta energía en un calentamiento constante, sino que solo mantiene su temperatura.

Gracias a la carcasa aislante, las pérdidas de calor del agua en el depósito no superarán los 0,5 grados por hora. En la ficha técnica del dispositivo destinado a la conexión al sistema de ACS (agua caliente sanitaria), se debe indicar su capacidad de caudal: temperatura mínima y máxima, volumen de agua y tiempo necesario para calentarlo.

Las calderas eléctricas modernas permiten controlar el dispositivo y la temperatura de calefacción en la habitación mediante teléfonos inteligentes o un sistema de «hogar inteligente».

Adicionalmente, la caldera puede estar equipada con:

• Un módulo de automatización para control remoto desde un mando o a través de la red.
• Protección contra congelación, que permite mantener una temperatura mínima en el sistema, algo relevante para casas de campo y suburbanas donde no hay residentes permanentes.
• Sensores que monitorean los cambios climáticos, encienden el equipo cuando baja la temperatura y lo apagan durante las horas de sol.
• Equipo que reduce la temperatura del agua para la conexión al sistema de «suelo radiante».
• Sensores con la posibilidad de programar el microclima en toda la habitación o en habitaciones individuales a su criterio.

Por supuesto, los «bonos» del fabricante aumentan el costo del equipo, pero con ellos operar la caldera es mucho más cómodo.

Formas de ahorrar durante el uso

Para reducir los costos de electricidad al usar una caldera eléctrica como equipo de calefacción y calentador de agua, es necesario disminuir las pérdidas totales de calor de la casa.

En primer lugar, conviene reemplazar los viejos marcos de madera por ventanas modernas con 2-3 cámaras de aire y ocuparse del aislamiento de las paredes (preferiblemente exterior) con poliestireno expandido, lana mineral u otros materiales de baja conductividad térmica.

Otras opciones de ahorro:

1. Conexión adicional o dispositivos individuales que funcionan con energía alternativa (paneles solares, aerogeneradores, chimenea de leña) reducirán significativamente el consumo de electricidad.
2. Un contador multi-tarifa permitirá pagar menos por la calefacción nocturna, y durante los períodos de 'horas punta' de la mañana y la tarde se puede incluso apagar el aparato (la electricidad consumida entre las 8:00-11:00 y las 20:00-22:00 es la más cara). Y si se complementa el sistema con un acumulador térmico externo, se puede almacenar la energía nocturna 'barata' para consumirla durante el día.
3. Un recuperador en el sistema de ventilación ayudará a mantener el aire caliente dentro de la casa.
4. Un programador semanal recopilará datos sobre el funcionamiento del sistema durante el período de tiempo indicado, para seleccionar el modo de operación más cómodo y económico con un consumo mínimo de energía.
5. Los termostatos de ambiente controlarán los cambios en el microclima de la casa y transmitirán datos al sensor integrado dentro de la caldera, que encenderá/apagará la calefacción, evitando el sobrecalentamiento del aire y la pérdida innecesaria de calor.

Con una correcta organización del funcionamiento de la caldera eléctrica se puede reducir el consumo de electricidad y los gastos asociados hasta un 40%.

Las opciones de calefacción energéticamente eficientes para propiedades rurales las presenta el siguiente artículo, que analiza en detalle esta interesante cuestión.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Le recomendamos consultar una selección de reseñas y consejos prácticos sobre el uso de calderas eléctricas de diferentes diseños para calefacción y suministro de agua caliente en el hogar.

Los matices de la calefacción eléctrica: calderas y otros aparatos de calefacción eléctrica, cálculo de la potencia del equipo y los costos de la temporada de calefacción:

Aunque las calderas eléctricas de doble circuito parecen muy cómodas de usar, antes de ir a comprarlas, calcule los gastos de electricidad durante el período frío del año o consulte a los técnicos en calefacción.

Quizás le aconsejen un sistema más económico con una caldera de un solo circuito con calentador de agua de calentamiento indirecto, o diseñen una calefacción combinada donde la 'voracidad' del aparato eléctrico se compense con fuentes de energía adicionales.

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