¿Cuánta energía consume un calentador de agua?

¿Cuánta energía consume un calentador de agua? es una pregunta frecuente para determinar los costos energéticos en empresas o en casas de habitación.

El agua requiere de grandes cantidades de energía para elevar la temperatura por lo que calentar agua es un proceso de alto costo.

Los factores que afectan el consumo de energía en calentadores de agua son:

• Temperatura de suministro del agua, que en climas fríos puede ser relativamente baja
• Cantidad de agua a calentar
• Temperatura de suministro del agua
• Eficiencia del calentador de agua.

En este articulo explicaremos como estimar los costos energéticos para calentar agua y estrategias para reducirlos.

Hay varias definiciones que debemos conocer para cuantificar la energía necesaria para calentar agua.

Por definición una caloría es la cantidad de energía necesaria para incrementar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 ºC.

Cuando las cantidades de energía son grandes se utiliza la unidad de la kilocaloría que equivale a 1000 calorías.

Los calentadores industriales y domésticos generalmente no usan estas unidades para determinar su capacidad.

Una kilocaloría equivale a 4.184 kJoules que es la unidad de calor del sistema internacional de medidas

Generalmente los equipos procedentes de países que utilizan el sistema inglés de medidas utilizan el BTU como su medida de energía.

Por definición es la energía necesaria para incrementar la temperatura 1 ºF una masa de una libra de agua en condiciones atmosféricas.

Finalmente el cálculo de la energía requerida para calentar agua está dada por:

Q: m t Cp ΔT  / η

Donde:

Q es el calor necesario para incrementar la temperatura del agua ( Unidades en Kwh )

m es la cantidad de agua a calentarse ( en kg/s )

t es el tiempo en el que se consume agua caliente ( en horas )

Cp es el calor específico del agua  ( 4.1796 kJ / kg ºC )

η es la eficiencia de un calentador de agua

A manera de ejemplo vamos a calcular cuánta energía es necesaria para tomar una ducha, vamos a suponer:

• Temperatura inicial del agua de 18ºC
• Duración de la ducha de 10 minutos
• Temperatura del agua en la ducha de 43ºC
• Caudal en la ducha de 2 gpm o en unidades del sistema internacional 0.126 kg/s
• Calentador eléctrico de alta eficiencia de 95%

Q = m t Cp ΔT / η

Q = ( 0.126 kg/s ) (10/ 60 h)  (  4.1796 kJ / kg ºC ) ( 43 – 18 ºC) / 0.95 = 2.3 kWh

Finalmente en este ejemplo una ducha de 10 minutos tiene un consumo de 2.3 kWh lo que en un mes representa 69.3 kWh.

Las estrategias para disminuir el consumo de energía para calentar agua dependen si son domésticas o si son comerciales.

Las estrategias para disminuir el consumo de energía para calentar agua son:

• Disminuir la temperatura con la que se toma la ducha
• Utilizar detergentes en la lavadora que no necesiten agua caliente
• Disminuir la duración de las ducha
• Reducir el caudal de agua caliente en la ducha
• Utilizar equipos de alta eficiencia y minimizar las pérdidas de calor.
• Programar el tiempo de funcionamiento del calentador (cuando es de tanque) para que solo caliente agua cuando se va a usar y no tener pérdidas de calor durante todo el día y noche.
• Instalar un calentador solar para no usar energía eléctrica ni combustible.

Debido a que el consumo de agua caliente en aplicaciones comerciales es mayor que en residenciales los proyectos de ahorro tienen mayor impacto, entre ellos se pueden citar

• Preferir equipos de alta eficiencia térmica
• Utilizar válvulas para la recirculación de agua caliente
• Utilizar calor residual para precalentar el agua
• No dejar superficies calientes sin aislamiento térmico

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