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Un horno , denominado calentador o caldera en inglés británico , es una unidad de calefacción que se utiliza para calentar un edificio completo. Los hornos se utilizan principalmente como un componente principal de un sistema de calefacción central . El nombre deriva de la palabra latina fornax , [1] que significa horno . Los hornos se instalan permanentemente para proporcionar calor a un espacio interior a través del movimiento de fluido intermedio, que puede ser aire , vapor o agua caliente.. Los aparatos de calefacción que utilizan vapor o agua caliente como fluido normalmente se denominan caldera de vapor residencial o caldera de agua caliente residencial. La fuente de combustible más común para los hornos modernos en América del Norte y gran parte de Europa es el gas natural ; Otras fuentes de combustible comunes incluyen GLP (gas licuado de petróleo), fueloil , madera y, en raras ocasiones, carbón . En algunas áreas se usa calefacción por resistencia eléctrica , especialmente donde el costo de la electricidad es bajo o el propósito principal es el aire acondicionado. Los hornos modernos de alta eficiencia pueden tener hasta un 98% de eficienciay funcionan sin chimenea, con un horno de gas típico que tiene una eficiencia de aproximadamente el 80%. [2] Los gases residuales y el calor se ventilan mecánicamente a través de tuberías de PVC que pueden ventilarse por el costado o el techo de la casa. La eficiencia del combustible en un horno de gas se mide en AFUE (eficiencia anual de utilización de combustible). Los hornos funcionan principalmente con gas natural o electricidad . Los hornos que se utilizan para hervir agua se denominan calderas .
El término horno también se refiere a los diversos tipos de hornos metalúrgicos , que se utilizan para la fundición y otras obras metálicas , así como a los hornos industriales , que se utilizan en diversas aplicaciones industriales, como plantas químicas y que proporcionan calor a las reacciones químicas .
Categorías [ editar ]
Los hornos se pueden clasificar en cuatro categorías generales, según su eficiencia y diseño, tiro natural, aire forzado, tiro forzado y condensación.
Calado natural [ editar ]
La primera categoría de hornos son los hornos de quemador atmosférico de tiro natural. Estos hornos consistían en intercambiadores de calor de hierro fundido o acero remachado construidos dentro de una capa exterior de ladrillo, mampostería o acero. Los intercambiadores de calor se ventilaban a través de chimeneas de ladrillo o mampostería. La circulación del aire dependía de tuberías grandes, inclinadas hacia arriba, construidas de madera o metal. Las tuberías canalizarían el aire caliente hacia las rejillas de ventilación del piso o de la pared dentro de la casa. Este método de calentamiento funcionó porque el aire caliente se eleva .
El sistema era simple, tenía pocos controles, una sola válvula de gas automática y sin ventilador. Estos hornos se podrían hacer funcionar con cualquier combustible simplemente adaptando el área del quemador. Se han operado con madera, coque, carbón, basura, papel, gas natural, fuel oil y aceite de ballena durante un breve período a principios de siglo. Los hornos que utilizaban combustibles sólidos requerían un mantenimiento diario para eliminar las cenizas y los "clinkers".que se acumuló en el fondo del área del quemador. En años posteriores, estos hornos se adaptaron con sopladores eléctricos para ayudar a la distribución del aire y acelerar el movimiento del calor hacia el hogar. Los sistemas de gas y petróleo generalmente se controlaban mediante un termostato dentro de la casa, mientras que la mayoría de los hornos de leña y carbón no tenían conexión eléctrica y estaban controlados por la cantidad de combustible en el quemador y la posición de la compuerta de aire fresco en el quemador. puerta de acceso.
Aire forzado [ editar ]
La segunda categoría de horno es el estilo de quemador atmosférico de aire forzado con un intercambiador de calor de hierro fundido o acero seccional. Durante las décadas de 1950 y 1960, este estilo de horno se utilizó para reemplazar los grandes sistemas de tiro natural y, a veces, se instaló en los conductos de gravedad existentes. El aire caliente se movía mediante soplantes accionados por correa y diseñados para una amplia gama de velocidades. Estos hornos aún eran grandes y voluminosos en comparación con los hornos modernos, y tenían exteriores de acero pesado con paneles removibles atornillados. La eficiencia energética oscilaría entre poco más del 50% y más del 65% de AFUE . Este estilo de horno todavía usaba chimeneas grandes de mampostería o ladrillo para los conductos de humos y finalmente fue diseñado para acomodar sistemas de aire acondicionado.
Tiro forzado [ editar ]
La tercera categoría de horno es el horno de tiro forzado, de eficiencia media con un intercambiador de calor de acero y un ventilador de varias velocidades. Estos hornos eran físicamente mucho más compactos que los modelos anteriores. Estaban equipados con sopladores de aire de combustión que extraían aire a través del intercambiador de calor, lo que aumentaba enormemente la eficiencia del combustible y permitía que los intercambiadores de calor se hicieran más pequeños. Estos hornos pueden tener ventiladores de varias velocidades y fueron diseñados para funcionar con sistemas centrales de aire acondicionado.
Condensando [ editar ]
La cuarta categoría de horno es el horno de condensación o de alta eficiencia. Los hornos de alta eficiencia pueden lograr una eficiencia de combustible del 89% al 98%. Este estilo de horno incluye un área de combustión sellada, un inductor de tiro de combustión y un intercambiador de calor secundario.. Debido a que el intercambiador de calor elimina la mayor parte del calor de los gases de escape, en realidad condensa el vapor de agua y otras sustancias químicas (que forman un ácido suave) mientras funciona. Las tuberías de ventilación normalmente se instalan con tubería de PVC en lugar de tubería de ventilación de metal para evitar la corrosión. El inductor de tiro permite que la tubería de escape se dirija vertical u horizontalmente a medida que sale de la estructura. La disposición más eficiente para hornos de alta eficiencia incluye tuberías de PVC que llevan aire fresco de combustión desde el exterior de la casa directamente al horno. Normalmente, el PVC de aire de combustión (aire fresco) se enruta junto con el PVC de escape durante la instalación y las tuberías salen a través de una pared lateral de la casa en el mismo lugar. Los hornos de alta eficiencia generalmente brindan un ahorro de combustible del 25% al 35% en comparación con un horno AFUE del 60% .
Tipos de horno [ editar ]
Una sola etapa [ editar ]
Un horno de una sola etapa tiene solo una etapa de operación, está encendido o apagado. [3] Esto significa que es relativamente ruidoso, siempre funcionando a la velocidad más alta y siempre bombeando el aire más caliente a la velocidad más alta.
Uno de los beneficios de un horno de una sola etapa es típicamente el costo de instalación. Los hornos de una sola etapa son relativamente económicos ya que la tecnología es bastante simple. Sin embargo, la simplicidad de los hornos de gas de una sola etapa tiene como costo el ruido del motor del ventilador y la ineficiencia mecánica. Los motores de los ventiladores en estos hornos de una etapa consumen más energía en general porque, independientemente de los requisitos de calefacción del espacio, los motores del ventilador y del ventilador funcionan a una velocidad fija.
Debido a su operación de una velocidad, un horno de una sola etapa también se llama horno de una sola velocidad. [4]
Dos etapas [ editar ]
Un horno de dos etapas tiene que funcionar en dos etapas a máxima velocidad y media (o reducida) velocidad. Dependiendo del calor demandado, pueden funcionar a menor velocidad la mayor parte del tiempo. Pueden ser más silenciosos, mover el aire a menor velocidad y conservarán mejor la temperatura deseada en la casa.
Modulando [ editar ]
Un horno de modulación puede modular la salida de calor y la velocidad del aire de forma casi continua, dependiendo del calor demandado y la temperatura exterior. Esto significa que solo funciona lo necesario y, por lo tanto, ahorra energía.
Distribución de calor [ editar ]
El horno transfiere calor al espacio habitable del edificio a través de un sistema de distribución intermedio. Si la distribución es a través de agua caliente (u otro fluido) o de vapor, entonces el horno se llama más comúnmente caldera . Una ventaja de una caldera es que el horno puede proporcionar agua caliente para bañarse y lavar los platos, en lugar de requerir un calentador de agua separado . Una desventaja de este tipo de aplicación es que cuando la caldera se avería, no se dispone de calefacción ni de agua caliente sanitaria.
Los sistemas de calefacción por convección de aire se han utilizado durante más de un siglo. Los sistemas más antiguos se basan en un sistema de circulación de aire pasivo donde la mayor densidad del aire más frío hace que se hunda en el área del horno debajo, a través de registros de retorno de aire en el piso, y la menor densidad del aire caliente hace que se eleve en los conductos; las dos fuerzas actúan juntas para impulsar la circulación de aire en un sistema denominado "alimentado por gravedad". El diseño de estos hornos 'pulpo' y sus sistemas de conductos está optimizado con varios diámetros de grandes conductos amortiguados.
En comparación, la mayoría de los hornos de "aire caliente" modernos usan típicamente un ventilador para hacer circular el aire a las habitaciones de la casa y hacer que el aire más frío regrese al horno para recalentarlo; esto se llama calor de aire forzado . Debido a que el ventilador supera fácilmente la resistencia de los conductos, la disposición de los conductos puede ser mucho más flexible que el pulpo de antaño. En la práctica estadounidense, los conductos separados recogen aire frío para devolverlo al horno. En el horno, el aire frío pasa al horno, generalmente a través de un filtro de aire, a través del ventilador, luego a través del intercambiador de calor del horno, desde donde se sopla por todo el edificio . Una de las principales ventajas de este tipo de sistema es que también permite una fácil instalación de aire acondicionado central., simplemente agregando un serpentín de enfriamiento a la salida del horno.
El aire circula a través de los conductos , que pueden estar hechos de láminas de metal o conductos "flexibles" de plástico, y están aislados o no. A menos que los conductos y el pleno se hayan sellado con masilla o cinta de aluminio para conductos, es probable que los conductos tengan una gran fuga de aire acondicionado, posiblemente en espacios no acondicionados. Otra causa del desperdicio de energía es la instalación de conductos en áreas sin calefacción, como áticos y espacios de acceso; o conductos de sistemas de aire acondicionado en áticos en climas cálidos.
Cuarto del horno [ editar ]
Una sala de hornos es una sala de máquinas en un edificio para ubicar un horno y equipos auxiliares. Tal habitación minimiza el impacto visual del horno, tuberías y otros equipos. Un horno compacto moderno para una casa unifamiliar puede caber fácilmente en un armario pequeño . Sin embargo, se debe tener cuidado para proporcionar una ventilación adecuada, ya que el exterior de la unidad del horno emite una cantidad significativa de calor , y un horno de gas natural o cualquier otro horno de combustible necesitará una cantidad adecuada de aire de combustión.
Un garaje nunca debe usarse como cuarto de calefacción por varias razones. Las fugas de aire alrededor de los conductos de conexión y otros pasajes necesarios podrían actuar para transportar contaminantes potencialmente peligrosos (incluido el monóxido de carbono).) desde el garaje al cuerpo principal de la casa, los conductos y otros pasajes entre el garaje y las áreas de vivienda de la casa podrían ser infracciones de la barrera resistente al fuego requerida entre estas dos áreas, sería necesario instalar un horno u otro aparato similar. protegido de posibles impactos de vehículos mediante bolardos u otros medios, y cualquier fuente de ignición en un garaje debe estar al menos a 18 pulgadas sobre el nivel del piso debido al potencial de vapores de gasolina explosivos en cualquier garaje. En la imagen, el flujo de aire es de abajo hacia arriba, con un filtro de aire electrónico en la parte inferior, seguido de un horno de gas natural de alta eficiencia o de condensación (98% de eficiencia) en el medio y serpentines de aire acondicionado en la parte superior.
Ver también [ editar ]
- Gas de aire forzado
- Horno Jetstream
- Caldera de leña para exterior
- Calentador de mampostería
Notas [ editar ]
- ^ Chisholm, Hugh, ed. (1911). . Encyclopædia Britannica . 11 (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 358.
- ^ Johnson, Bill; Standiford, Kevin (28 de agosto de 2008). Práctica tecnología de calefacción . Aprendizaje Cengage. pag. 116. ISBN 978-1418080396.
- ^ reparación de hornos de gas Greenwood Village . Reparación de hornos de gas. 2021-03-01.
- ↑ Ahmed, Rifat (1 de junio de 2020). "Manual sobre hornos de velocidad única, múltiple y variable" (PDF) . Aire de hoja verde . Archivado (PDF) desde el original el 5 de julio de 2020 . Consultado el 17 de agosto de 2020 .
Referencia [ editar ]
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Horno . |
- Gray, WA; Muller, R. (1974).Cálculos de ingeniería en transferencia de calor radiativo.(1ª ed.). Pergamon Press Ltd. ISBN 0-08-017786-7.
- Fiveland, WA, Crosbie, AL, Smith AM y Smith, TF (Editores) (1991). Fundamentos de la transferencia de calor por radiación . Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. ISBN 0-7918-0729-0.CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: extra text: authors list (link)
- Warring, R. H (1982). Manual de válvulas, tuberías y tuberías (1ª ed.). Compañía Editorial del Golfo. ISBN 0-87201-885-7.
- Dukelow, Samuel G (1985). Mejora de la eficiencia de la caldera (2ª ed.). Sociedad de Instrumentos de América. ISBN 0-87664-852-9.
- Whitehouse, RC (Editor) (1993). El manual del usuario de la válvula y el actuador . Publicaciones de ingeniería mecánica. ISBN 0-85298-805-2.CS1 maint: extra text: authors list (link)
- Davies, Clive (1970). Cálculos en tecnología de hornos (1ª ed.). Pergamon Press. ISBN 0-08-013366-5.
- Goldstick, R .; Thumann, A (1986). Principios de recuperación de calor residual . Fairmont Press. ISBN 0-88173-015-7.
- ASHRAE (1992). Manual de ASHRAE. Sistemas y equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado . ASHRAE. ISBN 0-910110-80-8. ISSN 1078-6066 .
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- Lieberman, P .; Lieberman, Elizabeth T (2003). Guía de trabajo de equipos de proceso (2ª ed.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-139087-1.
