Qué es una estufa eléctrica y cómo funciona

La transmisión de calor por conducción es el proceso de transferencia de calor entre las partículas de un mismo objeto o entre los objetos diferentes, que se produce a través del medio material mediante el movimiento de micropartículas [2].

Un ejemplo sencillo de este proceso puede ser una barra de metal, uno de cuyos extremos calentamos sosteniéndolo sobre una llama. Primero, el calor de la llama calentará esta parte de la barra y luego el calor se extenderá gradualmente hacia el otro extremo de la barra. Esto es lo que llamamos transferencia de color por conducción. Un método para difundir calor a través de un material como el metal o, mirando un poco hacia adelante, como el aceite, y se utiliza en calentadores eléctricos para calentar el aire ambiente.

La trasmisión del calor por convección es el proceso de transferencia de calor en medio de un líquido o un gas debido al movimiento interno de sus micropartículas. Las partículas más calientes se mueven a las zonas más frías, mientras que las partículas más frías, por el contrario, ocupan sus zonas. A medida que estas partículas se calientan, reinician el ciclo nuevamente, creando así una circulación continua que llamamos transferencia de color por convección [3].

Un ejemplo claro de este proceso puede ser una olla de agua que calentamos desde abajo. Las capas de agua cerca del fondo se calientan y suben a la superficie, mientras que las capas superiores de agua más fría se hunden para reemplazarlas y el proceso de convección se repite una y otra vez. En cuanto a la calefacción de una habitación, ocurre exactamente lo mismo con el aire que calentamos.

La transmisión de calor por radiación es un proceso de transferencia de calor a través de rayos infrarrojos desde la fuente de dicha radiación directamente a los objetos y personas a los que se dirige y sin necesidad de calentar el aire intermedio [4].

Un ejemplo comprensible para todos de este proceso es estar al sol en un día fresco. A pesar de que el aire puede estar frío, nos sentimos cálidos cuando los rayos del sol tocan directamente nuestra piel. Esto es porque el sol emite calor exactamente en forma de radiación, que viaja en forma de rayos y calienta directamente los objetos que toca en lugar del aire que atraviesa. Esto es lo que llamamos transferencia de calor por radiación y lo que utilizan eficazmente los calentadores infrarrojos.

Los representantes más habituales de estufas de conducción son los radiadores de aceite clásicos y sus alternativas más modernas, los emisores térmicos.

Los calentadores de convección cuentan con un elemento calefactor de alta resistencia, especialmente adaptado para calentar el aire que entra. Luego, según el principio de convección, el aire caliente, al volverse menos denso, tiende a subir, creando un flujo ascendente. A medida que el aire caliente sube, crea un vacío parcial en la parte inferior, lo que obliga a que el aire más frío circule hacia el elemento calefactor para ser calentado de nuevo.

Hay dos grupos de estufas de convección en el mercado. Calentadores portátiles de ventilador para calentar directamente una zona determinada, que a menudo se denominan calefactores eléctricos, y calentadores más grandes y más potentes para calentar una habitación entera, que a menudo se denominan convectores eléctricos. Aunque en realidad esta no es una clasificación muy correcta y todos estos son convectores eléctricos. Pero estos son los nombres que se han formado históricamente, así que no discutamos.

Por cierto, estos son sólo los dos tipos de calentadores de convección más comunes en el mercado, que se dividen en grupos separados. También hay calefactores de pared, de torre, de baño y otros. Pero, nuevamente, estamos hablando exclusivamente del tamaño, la forma, la potencia del calefactor y su finalidad para una habitación entera o una zona separada de la misma. En todo lo demás, son todos los mismos calentadores de convección, cuya principal ventaja es la velocidad de calentamiento y una gran variedad de tipos y formas que se pueden incorporar a cualquier habitación o local.

Los representantes de la implementación del principio de radiación térmica para calentar espacio son un gran grupo de estufas de infrarrojos, también llamados calentadores infrarrojos. Los calentadores infrarrojos tienen un elemento especial que cuando se calienta emite el calor en forma de radiación infrarroja. Esta radiación, como comentamos anteriormente, se asemeja a los rayos del sol y calienta directamente los objetos y personas que encuentra a su paso, en lugar de calentar el aire circundante.

Dependiendo del material y diseño del elemento clave que emite radiación, los calentadores infrarrojos se pueden dividir en calentadores halógenos, de cuarzo, de carbón, de grafeno y otros. En el mercado moderno de estufas infrarrojas, los más comunes son radiadores halógenos, calentadores de cuarzo y calentadores de cerámica, que consideraremos con más detalle a continuación.

• Fácil instalación. Las estufas eléctricas son fáciles de instalar ya que sólo necesitan un enchufe eléctrico y nada más. No requieren conexión de gas ni salida de humos.
• Bajo mantenimiento. A diferencia de otros sistemas de calefacción que requieren una limpieza regular y otros mantenimientos, las estufas eléctricas funcionan sin ninguna intervención o inspección.
• No hay combustible. El combustible para las estufas eléctricas es la electricidad, que siempre está disponible en la red eléctrica. Y por lo tanto, no es necesario pensar constantemente en comprar, almacenar un combustible adicional y recargarlo a tiempo.
• Seguridad. Las estufas eléctricas son más seguras desde el punto de vista de posibles fugas de gas, otros productos de combustión, vapores tóxicos y no crean una fuente de inflamación.

Desafortunadamente, a pesar de todas las ventajas obvias, casi cualquier sistema de calefacción eléctrica hoy en día tiene un inconveniente llamado costo de la electricidad. Teniendo en cuenta las altas tarifas eléctricas, las estufas eléctricas pueden ser costosas de operar. En otras palabras, los costos de calefacción pueden ser más altos que en otros sistemas.

A este respecto cabe mencionar los acumuladores de calor eléctricos dinámicos, que pueden aprovechar las tarifas eléctricas de la hora punta y almacenar calor a un precio óptimo, y los enchufes inteligentes, que pueden optimizar los costos de energía incluso para los calentadores eléctricos comunes.

En realidad, la pregunta sobre las estufas eléctricas más eficientes es muy difícil, porque depende de muchísimas circunstancias. La respuesta sencilla y aproximada es la siguiente.

Si buscamos una solución para calentar una determinada habitación durante muchas temporadas de forma regular, es mejor realizar una inversión a largo plazo, y en este caso la mejor opción son las estufas eléctricas más caras y energéticamente más eficientes, como un panel radiante, un emisor térmico o un acumulador de calor.

En caso contrario, si buscamos una solución temporal y universal, entonces es más rentable dar preferencia a estufas eléctricas más simples, pero al mismo tiempo más baratas. En este caso la mejor opción son los calentadores eléctricos portátiles clásicos que han resistido la prueba del tiempo, como un radiador de aceite, un calefactor de ventilador o un calentador halógeno.

Para el funcionamiento de estufa eléctrica doméstica común se requiere un tomacorriente regular que funcione normalmente con cables de fase, neutro y toma de tierra. Pero, dado que los calentadores eléctricos son dispositivos de alta potencia, no se recomienda conectarlos mediante enchufe defectuoso, cable alargador, base de enchufes de mala calidad o directamente al cableado antiguo.

Al conectar el calentador a través de un enchufe inteligente adicional, podemos optimizar significativamente el funcionamiento del calentador eléctrico regular y ahorrar en calefacción. El tomacorriente inteligente se conecta a un tomacorriente fijo normal, pero se enciende y apaga desde el teléfono móvil, según un horario determinado, o incluso cuando se alcanza una determinada temperatura en la habitación.

La respuesta a la pregunta de ¿cuánta energía consume una estufa eléctrica? siempre se indica en su embalaje. Se trata de la potencia eléctrica del dispositivo en kW (kilovatios). Esta es la cantidad máxima de electricidad consumida por el calentador por una hora. Si, por ejemplo, una estufa eléctrica tiene una potencia máxima de 1,5 kW y funciona a la máxima potencia durante 5 horas al día, entonces consume 1,5 × 5 = 7,5 kW / día. Si el calentador no funciona a plena potencia, entonces consume menos electricidad.

Para calcular la potencia necesaria para calentar una habitación hay que tener en cuenta varios factores. Se trata de la superficie de habitación y la altura del techo en primer lugar, pero también de la eficiencia energética de las paredes, de la orientación de la vivienda y, por supuesto, de la temperatura exterior. Pero el valor promedio en el que se puede orientar es de aproximadamente 100 W por 1 m². Así la potencia necesaria mínima para una habitación de 10 m² es de aproximadamente 1 kW, para una habitación de 15 m² es de aproximadamente 1,5 kW y para una habitación de 20 m² es de aproximadamente 2 kW.

Todos los modelos de estufas eléctricas modernas están equipados con un termostato, que permite ajustar manualmente una u otra potencia y, así, regular la cantidad de calor que emite el calentador y la temperatura deseada en la habitación.

Un calentador eléctrico es un dispositivo muy simple y confiable. Si elegimos marcas probadas, la estufa durará al menos entre 10 y 15 años. Además, la mayoría de los fabricantes ofrecen una garantía total durante los primeros 2–3 años. Entonces, podemos decir que la compra de un calentador eléctrico es una inversión muy confiable.