Acero inoxidable utilizado en sistemas de calefacción

A medida que la demografía mundial cambia y el nivel de vida mejora, la calefacción en interiores ha aumentado casi un 25 % desde 2010. Para alcanzar nuestros objetivos climáticos, es fundamental minimizar el consumo de combustible y, por consiguiente, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Por lo tanto, los sistemas de calefacción deben mejorar continuamente su eficiencia.

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Los sistemas tradicionales de calefacción residencial varían considerablemente según el clima, la disponibilidad de combustible y la tecnología vigente. Sin embargo, la mayoría de los sistemas funcionan quemando algún tipo de combustible para calentar el agua en una caldera o el aire en un horno. El agua caliente circula por todo el edificio a través de un sistema de tuberías, calentando las habitaciones mediante radiadores o suelos radiantes, mientras que el aire caliente circula por conductos hacia el espacio habitable.

  La mayoría de los combustibles, ya sean fósiles como el petróleo, el gas y el carbón, o renovables como la madera o el biogás, se emiten en forma de gases de combustión. Dependiendo del combustible, las emisiones consisten principalmente en nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua, con pequeñas cantidades de óxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de azufre (SO₂) y partículas. Estos gases, potencialmente nocivos, se descargan al exterior a través de un conducto de humos o chimenea. Cuando los gases de combustión se enfrían por debajo del punto de rocío (aproximadamente 56 °C), el vapor de agua se condensa en agua, que se combina con otros compuestos para producir ácidos corrosivos. Cada sistema de calefacción tiene sus propias características y requisitos. Las temperaturas relativamente bajas de los gases de combustión, inferiores a 60 °C en una caldera de gas de condensación, son muy diferentes de las temperaturas de hasta 600 °C en una estufa de leña. El primero requiere un conducto de humos resistente al condensado ácido, mientras que el segundo requiere uno resistente a altas temperaturas. Sorprendentemente, ambos pueden utilizar el mismo acero inoxidable que contiene molibdeno para garantizar la vida útil.

Además de los gases de combustión, el agua circulante y el agua del grifo también representan un importante riesgo de corrosión para los sistemas de calefacción residenciales y afectan su eficiencia. Las sustancias corrosivas contenidas en el agua tratada, especialmente los cloruros y el cloro libre, corroen las superficies del sistema de circulación del agua de la caldera. El calcio y el magnesio presentes en el agua dura forman depósitos de incrustaciones que reducen la eficiencia térmica y provocan un calentamiento prematuro.   componente   Fallo. Con su superficie lisa y alta resistencia a la corrosión, los aceros inoxidables con molibdeno ofrecen una solución completa para todos los equipos de sistemas de calefacción y agua caliente sanitaria basados ​​en combustión: calderas, estufas, chimeneas, conductos de humos y calentadores de agua.

Calderas: el acero inoxidable ayuda a mejorar la eficiencia

La caldera es el núcleo del sistema de calefacción por agua caliente. Genera calor mediante la combustión de gas, gasóleo, leña o incluso carbón, según la tecnología. La mayor parte del calor se transfiere al sistema de circulación de agua a través de un intercambiador de calor, mientras que el calor residual no utilizado de los gases de combustión se descarga al exterior. Para aumentar la eficiencia de la caldera y reducir el impacto ambiental, es necesario minimizar la pérdida de calor al exterior y aprovecharla para calentar el agua de circulación. Cuanto más baja sea la temperatura de los gases de combustión, más energía se utiliza para calentar la casa y el agua caliente sanitaria del baño y la cocina. Por lo tanto, la caldera de condensación moderna que se muestra en la figura inferior es uno de los dispositivos de calefacción más eficientes del mercado actual. La durabilidad y el rendimiento de una caldera también dependen del tipo de combustible, su funcionamiento y mantenimiento, y los materiales utilizados.

Diagrama funcional de caldera convencional y caldera de condensación

  Las calderas tradicionales cuentan con un quemador y un intercambiador de calor en la cámara de combustión. Los gases calientes calientan el agua en el sistema de circulación y se descargan por el conducto de humos mientras aún están calientes, perdiendo gran parte de su valiosa energía térmica al exterior. En cambio, una caldera de condensación es mucho más eficiente energéticamente, ya que utiliza un condensador situado después de la cámara de combustión para extraer más calor de los gases de combustión mediante el precalentamiento del agua que entra en el circuito de calefacción. Esto reduce la temperatura de los gases de combustión por debajo del punto de rocío de 60 °C, y estos se condensan y forman ácidos. La cámara de combustión y el condensador están diseñados para resistir la corrosión causada por los gases de combustión corrosivos y el condensado ácido, respectivamente. El condensador puede recoger el condensado en lugar de expulsarlo a la atmósfera, reduciendo así la contaminación atmosférica.

  Los materiales utilizados en la cámara de combustión y el intercambiador de calor determinan en gran medida la vida útil y el rendimiento de la caldera. Tradicionalmente fabricados con aluminio fundido, cerámica y acero, estos componentes se fabrican cada vez más con acero inoxidable 316L. El 316L, con un 2% de molibdeno, ofrece una excelente resistencia a las picaduras y a altas temperaturas. En las calderas de condensación de alta eficiencia más recientes, se utiliza acero inoxidable 316Ti, e incluso en algunos modelos de alta resistencia a la rotura, acero inoxidable 904L. El 904L contiene un 4% de molibdeno, lo que le confiere una mayor resistencia a la corrosión y garantiza una larga vida útil.

  Acero inoxidable para chimeneas

Los gases de combustión calientes producidos por calderas, hornos y otros sistemas de calefacción por combustión deben evacuarse a través de chimeneas. Los conductos de las chimeneas tradicionales de mampostería rara vez son estancos, por lo que el condensado corrosivo y los gases de combustión ácidos erosionan y dañan las juntas de mortero, permitiendo la entrada de humedad, gases peligrosos y humo. Por lo tanto, es necesario revestir el conducto. Sin embargo, muchos sistemas de calefacción antiguos tienen revestimientos muy envejecidos o carecen de ellos. Los revestimientos modernos suelen ser de doble capa, generalmente con una capa aislante entre ambos. Actualmente, se utiliza acero inoxidable 316L como revestimiento interior de conductos de alto rendimiento. Este tipo de acero inoxidable resiste el condensado ácido, los gases de combustión ácidos y las altas temperaturas. En ambientes templados, el revestimiento exterior puede ser del mismo material o de acero inoxidable 304. Los revestimientos de acero inoxidable para conductos tienen una superficie lisa, lo que dificulta la adherencia del humo, lo que permite una evacuación más rápida, una menor acumulación de humo y un menor riesgo de incendio.

  El acero inoxidable es relativamente ligero y fácil de instalar, lo que lo hace ideal para revestir conductos de chimenea existentes, así como para conductos de chimenea de nueva instalación. El acero inoxidable 316L se puede fabricar en manguitos y salidas de chimenea de diversas formas y diámetros. El acero inoxidable soporta todo tipo de combustibles y es ideal para calderas de leña, gasóleo y gas, que expulsan gases de combustión secos o húmedos a altas y bajas temperaturas. Los revestimientos dobles de acero inoxidable se utilizan tradicionalmente para evitar temperaturas peligrosamente altas en las tuberías interiores, pero también para mantener la temperatura de los gases de combustión, garantizar una buena ventilación y evitar la condensación. En las calderas de condensación, el aislamiento resuelve un problema diferente. Las temperaturas de los gases de combustión son muy bajas y hay poca ventilación natural, por lo que mantener la temperatura de los gases de combustión es fundamental para la extracción de los mismos.

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Al sustituir sistemas de calefacción antiguos en edificios existentes, es necesario revestir las chimeneas de mampostería debido a las bajas temperaturas de los gases de combustión. El revestimiento de acero inoxidable, instalado desde arriba, no solo es duradero e impermeable, sino que también evita grandes obras en el interior del edificio.

Los tubos dobles de acero inoxidable también pueden utilizarse de forma independiente, sin necesidad de una chimenea de mampostería tradicional como soporte. Esta solución es económica, ligera, fácil de instalar, ahorra espacio y aporta un toque estético y atractivo a interiores y exteriores.

Los tanques de almacenamiento de agua caliente almacenan agua caliente para su uso en baños y cocinas domésticas . El acero inoxidable 316L cumple con las más altas exigencias de higiene y durabilidad, y resiste los riesgos de corrosión de todo tipo de agua potable. A diferencia de los tanques de acero esmaltado, que requieren la sustitución regular de ánodos de magnesio, el acero inoxidable 316L requiere un mantenimiento mínimo. Al igual que el revestimiento de los conductos de chimenea, el revestimiento de los tanques de acero inoxidable también es liso, lo que reduce la acumulación de incrustaciones y, por lo tanto, el mantenimiento, previniendo el envejecimiento prematuro del tanque. Los serpentines de intercambio de calor, también fabricados en acero inoxidable 316L, presentan las mismas ventajas, además de una buena conductividad térmica. El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) siempre es un riesgo en agua caliente con cloruros. Para combatir el agrietamiento por corrosión bajo tensión, se suelen utilizar acero ferrítico 444 con un 2 % de molibdeno y acero dúplex 2205 con un 3 % de molibdeno para revestimientos y serpentines de calefacción de tanques de agua caliente. Los tanques de agua caliente de acero inoxidable dúplex son mucho más ligeros que los tanques convencionales gracias a su alta resistencia.

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El agua caliente de la caldera ingresa al tanque de agua caliente a través del serpentín del intercambiador de calor, transfiriendo su calor al agua en el tanque de almacenamiento de acero inoxidable.

  Actualmente, el sistema de calefacción más eficiente, su diseño y dirección de desarrollo de materiales es el uso de acero inoxidable con molibdeno. El acero inoxidable 316L se utiliza en diversas aplicaciones de calefacción, mejorando la eficiencia y durabilidad de calderas, accesorios de chimeneas, carcasas y salidas, conductos y revestimientos de humos, tanques de agua caliente y serpentines de intercambio de calor de tanques de agua. Además, el acero inoxidable austenítico 904L, el acero inoxidable ferrítico 444 y el acero inoxidable dúplex 2205 también se utilizan en ciertas aplicaciones específicas. Sin embargo, con el crecimiento de las bombas de calor eléctricas libres de emisiones a un ritmo de dos dígitos, la calefacción doméstica está abandonando rápidamente la quema de combustibles fósiles, pero no el acero inoxidable con molibdeno. La excelente resistencia a la corrosión y las propiedades higiénicas del acero inoxidable con molibdeno son esenciales para las bombas de calor.