871426871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Versión Digital del Informe Nº871426 “EFICIENCIA EFICIENCIA ENERGÉTICA: ESTUDIO COMPARATIVO DEL DESEMPEÑO DE CALEFACTORES RESIDENCIALES NO CONECTADOS, DE TIPO PORTÁTIL” PORTÁTIL INFORME Nº: 871426 FECHA : 28 DE ENERO DE 2010 “SERNAC” “La información contenida en el presente informe o certificado constituye el resultado de un ensayo, calibración, inspección técnica, estudio o peritaje especificado, especificado, acotando únicamente a las piezas, partes, instrumentos, patrones, procesos o antecedentes analizados, lo que en ningún caso permite al INF-AES-004-10 solicitante afirmar que sus productos han sido certificados por DICTUC ni reproducir total o parcialmente el logo, nombre re o marca registrada de DICTUC, salvo que exista una autorización previa y por escrito de DICTUC.” DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 1 de 81 871426 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 1. Tipo Informe 2. Cuerpo del Informe 4. 81 hojas (incluye portada) Fecha Informe Informe Técnico 3. Título del Proyecto 28 de Enero de 2010 5. EFICIENCIA ENERGÉTICA: ESTUDIO COMPARATIVO DEL DESEMPEÑO DE CALEFACTORES RESIDENCIALES NO CONECTADOS, DE TIPO PORTÁTIL Autor (es) 6. Juan De Dios Rivera, Ph.D. Fabián Hormazábal Pollicardo, MSc. Daniela Vargas Ahumada, Ing. Fernando Vélez Vargas, MSc. Resolución Ex. Nº 883 7. Nombre y Dirección de la Organización Investigadora DICTUC S.A.; Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna Nº 4860, Casilla 306 – Correo 22, Macul – Santiago 9. Antecedentes de la Institución Mandante Nombre: SERNAC Dirección: Teatinos Nº 50, 2º Piso, Santiago. Teléfono: 56-2-351 9503 11. Correlativo INF-AES-004-09 13. Resumen 8. Contrato Períodos Investigación de Del 22 de Junio de 2009 al 30 de Diciembre de 2009 10. Contraparte Técnica Nombre: María Cristina Leiva Balich Cargo: Jefa de Proyectos 12. Antecedentes Licitación 1611-26-LE09 Se ensayaron 36 artefactos de calefacción doméstica y se analizó la información contenida en sus manuales. Los aspectos estudiados fueron consumo energético, humedad absoluta y emisión de gases contaminantes. Para el caso de las estufas a gas licuado y kerosene, se registraron potencias de trabajo diferentes a las informadas por el fabricante. Si bien se registraron concentraciones de CO y NO2 estas no serían perjudiciales para la salud funcionando en un régimen de cámara ventilada. Por su parte, las concentraciones de SO2 registradas si se observan por sobre el límite establecido en el D.S.594. Se observó que, dependiendo del tipo de artefacto, es posible que se produzca una distribución no homogénea de temperatura dentro de la cámara de ensayo. También se evidenció que artefactos con termostatos pueden reaccionar frente a ingresos de aire frío. Del estudio de los manuales entregados a los usuarios se pudo ver que la información entregada por los fabricantes no es comparable ni completa. M.Sc. Fabián Hormazábal P. Sub Gerente Área Energía Sustentable División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica DICTUC S.A. “La información contenida en el presente informe o certificado constituye el resultado de un ensayo, calibración, inspección técnica, estudio o peritaje especificado, acotando únicamente a las piezas, partes, instrumentos, patrones, procesos o antecedentes analizados, lo que en ningún caso permite al INF-AES-004-10 solicitante afirmar que sus productos han sido certificados por DICTUC ni reproducir total o parcialmente el logo, nombre o marca registrada de DICTUC, salvo que exista una autorización previa y por escrito de DICTUC.” DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 2 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable RESUMEN EJECUTIVO El Servicio Nacional del Consumidor, interesado en conocer el consumo térmico, la emisión de contaminantes y, en general, el desempeño de diferentes artefactos domésticos de calefacción portátil no conectados, ha encargado un estudio cuyo objetivo es ensayar dichos artefactos en condiciones térmicas equivalentes entre sí, evaluando comparativamente su desempeño. Para esto se realizaron mediciones bajo el esquema de una cámara de ensayos ventilada, con condiciones controladas. Por otra parte, se analizó la información que los fabricantes de artefactos de calefacción entregan al usuario, proponiéndose el tipo y cantidad de información necesaria para que un consumidor pueda tomar una mejor decisión de compra. Los artefactos considerados en este estudio fueron 36, considerándose energéticos como: kerosén, gas licuado, electricidad y etanol. Los aspectos analizados por medio de los ensayos fueron: consumo energético, humedad absoluta y emisión de gases contaminantes como CO, NO2, y SO2. Para el caso de las estufas a gas licuado y kerosén, se registraron potencias de trabajo diferentes a las informadas por el fabricante. En cuanto a contaminantes, si bien se registraron concentraciones de gases como CO y NO2 dichas concentraciones no serían perjudiciales para la salud, siempre y cuando, las estufas se mantengan funcionando en un régimen de cámara ventilada. Por su parte, las concentraciones de SO2 registradas si se observan por sobre el límite establecido en el D.S.594. A partir de los resultados obtenidos, se observó que no existe, necesariamente, relación entre la potencia de los artefactos y el tiempo en el que éstos logran una temperatura de régimen. Así mismo, dependiendo del tipo de artefacto es posible que se produzca una distribución homogénea o no de temperatura dentro de la cámara de ensayo. Por otra parte, se evidenció que artefactos con termostatos pueden reaccionar frente a ingresos de aire frío, modificando su funcionamiento para mantener las condiciones requeridas por el usuario. Del estudio de los manuales entregados a los usuarios se evidenció que la información entregada por los fabricantes no es homogénea, comparable ni completa. Por lo tanto, como fruto de este estudio se establece la necesidad clara de determinar una normativa que estandarice la información que debe ser entregada al consumidor, así como las condiciones de ensayos para evidenciar comparativamente las diferencias existentes entre los diferentes tipos de artefactos de calefacción doméstica. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 3 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Eficiencia Energética: Estudio Comparativo del Desempeño de Calefactores Residenciales No Conectados, de Tipo Portátil SERNAC 28 de Enero de 2010 Contenido 1. Introducción. ............................................................................................................. 6 2. Terminología. ............................................................................................................ 7 3. Metodología. ........................................................................................................... 10 4. Caracterización de los Artefactos y Análisis de Manuales. ..................................... 11 4.1 Estufas Eléctricas ............................................................................................................... 11 4.2 Estufas a Gas Licuado........................................................................................................ 12 4.3 Estufas a Kerosén ............................................................................................................... 13 4.4 Estufa a Etanol ................................................................................................................... 15 4.5 Recomendaciones ............................................................................................................... 16 5. Resultados de Mediciones y Análisis de Resultados. ............................................. 17 5.1 Caracterización de Energéticos ......................................................................................... 18 5.2 Potencia Térmica por Artefacto ........................................................................................ 18 5.3 Emisiones contaminantes registradas ................................................................................ 21 5.4 Consumo Energético y Tiempo en Alcanzar Régimen ...................................................... 25 5.5 Solicitación Térmica........................................................................................................... 28 5.6 Estratificación .................................................................................................................... 29 5.7 Eficiencia ............................................................................................................................ 31 5.8 Humedad ............................................................................................................................ 32 6. Recomendaciones de Orientación al Consumidor. ................................................. 34 6.1 Elección a Partir del Combustible ..................................................................................... 34 6.2 Elección a Partir de la Superficie a Calefaccionar ............................................................ 37 7. Conclusiones. ......................................................................................................... 40 8. Referencias. ............................................................................................................ 43 Anexo 1: Detalle Artefactos Ensayados .................................................................... 44 Anexo 2: Detalle Metodología de Ensayo ................................................................. 45 Anexo 3: Información Entregada por el Fabricante para cada Estufa Ensayada .. 49 Anexo 4: Detalle de Código de Artefactos Ensayados ............................................ 51 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 4 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 5: Resultados de Análisis de Combustibles ................................................. 52 Anexo 6: Sensación Térmica Combinada Según ASHRAE ..................................... 55 Anexo 7: Especificaciones Técnicas Analizador de Gases Testo 350XL............... 56 Anexo 8: Certificado de Calibración Analizador de Gases Testo 350XL................ 57 Anexo 9: Consideraciones Generales ....................................................................... 61 Anexo 10: Fotografías de las estufas ensayadas ..................................................... 64 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 5 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 1. Introducción. El Servicio Nacional del Consumidor (SERNAC), interesado en conocer el consumo térmico, la emisión de contaminantes y, en general, el desempeño de diferentes artefactos domésticos de calefacción portátil no conectados, ha encargado un estudio cuyo objetivo es ensayar dichos artefactos en condiciones térmicas equivalentes entre sí, evaluando comparativamente su desempeño. Es decir, los resultados de dichos ensayos deben ser comparables para todos los equipos de calefacción. Según lo anterior, se propuso realizar mediciones bajo el esquema de una cámara de ensayos ventilada, bajo condiciones controladas tal como se señala más adelante. Si bien SERNAC requería que las mediciones fueran hechas bajo condiciones reales, se consideró que esta metodología sería poco conveniente, ya que las variables que influyen en el comportamiento térmico de un artefacto de calefacción son numerosas e imposibles de controlar, especialmente la temperatura ambiental. En este sentido, resulta prácticamente imposible realizar mediciones que sean repetibles y comparables objetivamente entre los distintos artefactos si no se controlan dichas variables. Por el contrario, los ensayos de comportamiento térmico realizados en una cámara especialmente diseñada para este fin, permiten controlar todas las variables relevantes, reduciendo así los efectos de las variables no controladas. En este sentido el Área Energía Sustentable de DICTUC tiene una vasta experiencia ensayando artefactos de calefacción residencial de características similares a las requeridas por SERNAC. Es importante mencionar que en estudios realizados previamente por DICTUC, se ha verificado que no existe normativa que permita comparar el desempeño de artefactos de calefacción con distintos energéticos, por lo que se diseñó especialmente un protocolo para este fin. Por otra parte, como entidad preocupada de los derechos de los consumidores, SERNAC busca con este estudio analizar la información que los fabricantes de artefactos de calefacción entregan al usuario. De esta manera, también es objetivo del estudio proponer el tipo y cantidad de información necesaria para que un consumidor pueda tomar una mejor decisión de compra. Los artefactos considerados en este estudio fueron 36 (descritos en el Anexo 1), considerándose energéticos como: kerosén, gas licuado, electricidad y etanol. Los aspectos analizados por medio de los ensayos fueron: consumo energético, humedad absoluta y emisión de gases contaminantes como CO, NO2, y SO2. Es importante recalcar que este estudio se realizó con artefactos nuevos, con lo cual no son necesariamente extrapolables a artefactos usados o en mal estado. Para lo anterior sería necesario realizar nuevas mediciones considerando este tipo de artefactos. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 6 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 2. Terminología. Para los efectos del presente informe, los siguientes términos tienen el significado y uso que a continuación se indica: Artefacto no conectado: calefactor diseñado para operar sin conexión a un conducto de evacuación de gases, permitiendo que éstos se mezclen con el aire del recinto en que se encuentre ubicado el artefacto. De dicho recinto también se obtiene el aire para la combustión. Calefacción localizada: requerimiento de calefacción para el cual el usuario necesita calefaccionar sólo su ambiente más cercano. Calefactor: artefacto doméstico destinado a elevarla temperatura del ambiente en que se encuentra. Combustión: oxidación rápida de un combustible acompañada por la producción de calor, vapor de agua y gases como CO2, CO, NO2 y SO2. Combustión completa: aquella en que los productos generados por la combustión son, solamente, agua y dióxido de carbono (CO2). Combustión incompleta: aquella en que los productos generados por la combustión son, agua, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y eventualmente, hidrocarburos no quemados, hollín u otros residuos. Condensación: transformación física de un vapor en líquido. Convección: mecanismo de transferencia de calor producido por el movimiento de un fluido. Estratificación: diferencia de temperatura entre dos puntos a distinta altura. En calefacción, dicha diferencia se genera cuando aire caliente asciende debido a su menor densidad respecto del aire frío. Humedad absoluta: cantidad de agua contenida en una unidad de masa de aire. Se expresa en kg de agua / kg de aire. Humedad relativa: cantidad de agua contenida en el aire, en relación a la máxima cantidad que agua que podría contener, a una determinada temperatura. Se expresa en porcentaje. Nominal: valor de designación del consumo másico, volumétrico o energético, indicado por el fabricante del artefacto. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 7 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Poder calorífico: cantidad de calor liberado por la combustión completa de un combustible, cuando los productos de la combustión son enfriados a la misma temperatura del aire utilizado para la combustión. Poder calorífico inferior (PCI): poder calorífico cuando el agua generada por la combustión se encuentra en estado de vapor. Poder calorífico superior (PCS): poder calorífico cuando el agua generada por la combustión se encuentra en estado líquido. Potencia: cantidad de calor liberado durante una unidad de tiempo. Quemador de casquete esférico: aquél presente en estufas a kerosén, dispuesto sobre la mecha, que consta de una malla metálica semiesférica, la cual al aumentar su temperatura se tornar incandescente, emitiendo calor por radiación. Su regulación se hace por inspección, cuidando que el color del casquete sea uniforme y las llamas no sobresalgan de su superficie. Ilustración 1. Quemador de casquete esférico Quemador Cilíndrico: aquél presente en estufas a kerosén, dispuesto sobre la mecha, que consta de una placa metálica cilíndrica perforada, rodeada por una pared cilíndrica de vidrio, a través del cual circulan los gases producto de la combustión. Su regulación se hace por inspección, cuidando que no sobresalgan llamas desde su parte superior. Ilustración 2. Quemador cilíndrico Quemador de estufas de tambor: este tipo de quemador, donde es posible ver las llamas producto de la combustión del kerosén, se encuentra en estufas donde la cámara de gases de combustión tiene forma cilíndrica, con aberturas en su parte superior. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 8 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Ilustración 3. Esquema de la estufa denominada "de tambor" Ilustración 4. Quemador presente en las estufas "de tambor" Radiación: mecanismo electromagnéticas. de transferencia de calor producido por ondas Régimen térmico, permanente o estable: estado en el cual se mantiene constante la temperatura del aire interior de la cámara de ensayo. Sensor o analizador de atmósfera: dispositivo de seguridad que se instala en un artefacto, destinado a suprimir la alimentación de combustible, cuando el contenido de oxígeno del aire, existente en el ambiente del local en que está instalado el artefacto, desciende de un valor predeterminado. También se denomina sensor de oxígeno o piloto analizador. Tiempo de estabilización: aquél que demora el aire interior de la cámara en alcanzar una temperatura máxima estable, a causa del calor generado por un calefactor. Temperatura de globo negro: temperatura medida con un termopar situado al interior de una esfera de cobre pintada de negro, con el fin de representar la sensación térmica de una persona. El globo negro permite considerar tanto la radiación como convección presente en el recinto donde se encuentra el usuario. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 9 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 3. Metodología. La metodología de ensayo se basó en un protocolo de mediciones preparado por el Área Energía Sustentable (AES) de DICTUC S.A., siendo éste sometido a análisis por parte de profesionales de SERNAC y del Programa País Eficiencia Energética, de tal manera de ser aprobado antes de realizar las mediciones. Los ensayos se realizaron en una cámara ventilada en la que se mide la temperatura y humedad relativa a través de dispositivos como termopares e ibuttons. La cámara ventilada consiste en dos habitaciones separadas por una pared con un ventanal. Esta separación delimita lo que se denomina cámara refrigerada, donde se ubica un equipo de aire acondicionado, y la cámara calefaccionada, espacio donde se instalará el artefacto de calefacción que se ensaya. La cámara ventilada se diseñó teniendo como referencia la norma chilena NCh 2694.Of2002. La metodología establece, a través de un protocolo previamente aprobado, una secuencia de actividades para realizar los ensayos. Básicamente, se chequea que todos los equipos de medición y la estufa a medir operen correctamente y, en el caso de las a gas o etanol, que cuenten con la capacidad de combustible necesaria para mantenerse en funcionamiento por al menos 8 horas continuas. Las mediciones comienzan antes de encender el artefacto, registrándose consumos, temperaturas, humedad y concentración de contaminantes a medida que aumenta la temperatura de la cámara y mientras se mantiene un régimen térmico. Si bien, el montaje experimental permite medir la temperatura en distintos puntos de la cámara calefaccionada, la principal de ellas es la temperatura de globo negro, medido en el centro de la cámara. Dicha medición permite obtener una temperatura representativa de la sensación térmica que tendría un usuario, ya que incluye tanto la convección como la radiación de calor generada por la estufa. De acuerdo a criterios establecidos conjuntamente con SERNAC, se estableció que todas las mediciones se harían con la estufa funcionando a máxima potencia, y cuando las temperaturas medidas se hayan estabilizado (menos de 1 grado de variación en 1 hora). Todos los resultados mostrados en el presente informe corresponden a artefactos en régimen estable de calefacción, según se detalla en el protocolo de mediciones. Una descripción detallada de las condiciones de ensayo y de la cámara utilizada se puede ver en el Anexo 2. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 10 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 4. Caracterización de los Artefactos y Análisis de Manuales. En lo que sigue se caracterizan brevemente los tipos artefactos ensayados y se analiza la información entregada por los fabricantes, en los manuales de usuario y en el embalaje de estos. Los artefactos se dividen por energéticos ya sea electricidad o combustibles, analizándose las principales características de la información entregada. Posteriormente, se propone la información básica que deberían contener en una ficha única que le sirva al consumidor final para hacer una mejor elección. La información de cada aparato puede encontrarse en el Anexo 3, mientras que el Anexo 10 contiene fotografías de cada uno de los aparatos. La información que entrega un determinado producto se encuentra contenida en el empaque, el manual de usuario y el aparato en sí, evidenciándose diferencias entre la cantidad y la calidad de información entregada al consumidor por cada fabricante. En general, la información se divide entre: características del aparato y su funcionamiento, información de operación y seguridad, y finalmente información sobre mantención y almacenamiento del aparato. El nivel de detalle de cada uno de estos puntos depende también del tipo de energético utilizado. Debido a la llegada de estufas importadas, se encontró documentación con graves problemas de traducción, lo que complica la compresión de los manuales al usuario. También se verificó que la información cuantitativa (potencia o consumo, por ejemplo) se encuentra en diferentes unidades, lo que podría confundir a algunos consumidores. Tales diferencias se analizan a continuación. 4.1 Estufas Eléctricas Debido a que no utilizan combustible, la operación de las estufas eléctricas resulta en general más sencilla. Al no existir combustión, no consumen oxígeno del ambiente y por lo tanto no es necesaria la ventilación del ambiente para evitar la acumulación de productos de combustión. En general, la documentación de estos aparatos no hace mayor relación de su uso con el espacio a calefaccionar; sólo un artefacto explicita que su diseño no supone un uso como calefactor de espacios de modo “permanente”. Para su funcionamiento, muchas de estas estufas cuentan con un termostato, a fin de mantener una temperatura promedio estable en el espacio calefaccionado. Sin embargo, no todas hacen explícito su propósito al usuario, como por ejemplo que una buena regulación del termostato puede traducirse en un uso más eficiente de la energía. Más allá de este punto, los fabricantes en general no entregan mayor información sobre el modo de uso del aparato, fuera de consideraciones relativas a la seguridad. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 11 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Se considera pertinente una advertencia acerca del riesgo asociado al uso de estufas eléctricas en inmuebles con una red eléctrica en mal estado, dado el peligro de sobrecargar la red. Sobre el consumo eléctrico, no hay más información que su magnitud y el voltaje considerado para entregar la potencia informada. Se menciona este punto debido al general desconocimiento de la aplicación de relaciones entre potencia y energía consumida por el usuario (siendo la primera la tasa de consumo de energía en el tiempo). Dado que dentro de las estufas eléctricas existe variedad respecto al mecanismo en que se transmite el calor al ambiente; algunos equipos entregan el calor principalmente por convección, mientras otros lo hacen por radiación (se ensayaron termo ventiladores, convectores naturales y asistidos, calefactores óleo eléctricos y radiadores), se considera de utilidad informar el modo de transferencia de calor en que se basa el aparato, pues existen algunos más favorables que otros, para determinadas necesidades de calefacción. 4.2 Estufas a Gas Licuado De similar manera que las estufas eléctricas, existen distintos modos de transferencia de calor por medio de los cuales las estufas a gas transmiten el calor al ambiente, principalmente convección y radiación, tal como se diferencia una estufa tipo “blue flame” (convectiva) con una estufa de placas radiantes (radiactiva y convectiva). El modo de transferencia de calor guarda relación con, entre otras características, el tipo de calefacción que una determinada estufa es capaz de lograr. En relación al uso eficiente de la energía no se verifica mucha información; la existente se centra en detallar aspectos de seguridad de operación, manejo y control de emisiones. En lo relativo a la ubicación, en general las recomendaciones tienen que ver más con medidas para evitar accidentes, que para evitar pérdidas de calor; por ejemplo, la importancia de la ubicación en estufas de placa radiante frente a las puramente convectivas. Sobre las emisiones, el detalle de la información que aparece es variable en relación a los dispositivos de seguridad con los que ha de contar el aparato, en particular el analizador de atmósferas. Mientras algunos equipos sólo informan de la presencia de un analizador de atmósfera, otros entregan la concentración de CO2 sobre la cual se interrumpe el suministro de gas (incluso este último valor varía entre estufas). Finalmente, las estufas no informan sobre el flujo de CO2 emitido al operar. A modo de comentario, sería de mayor interés conocer la emisión de CO de cada estufa. Si bien el CO2 es un producto de combustión asociado al enrarecimiento del ambiente por consumo del oxígeno disponible para la respiración, la acumulación de CO puede llegar a ser letal (sobre 600 ppm por 8 horas aproximadamente [Turns]). En último término, el control de las emisiones contaminantes es DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 12 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable ejercido por el usuario a través de la ventilación de los espacios. Al respecto, la información en la documentación es heterogénea; si bien prácticamente todos los fabricantes mencionan la importancia de ventilar los espacios calefaccionados, el nivel de detalle es amplio, desde recomendar ventilar “de vez en cuando”, hasta definir un área de rendijas en las habitaciones calefaccionadas para asegurar una adecuada renovación del aire. El DS 66 de la SEC (2007) para estufas a gas estacionarias establece criterios para la ventilación de los espacios donde se ubican los artefactos. A modo de referencia, se puede estimar que para una estufa de 4 Kw. de potencia, su consumo de aire por hora es del orden de 2 litros por segundo, mucho menor que el volumen de aire disponible en una habitación típica (del orden de decenas de metros cúbicos). Por tanto, si bien los criterios de ventilación informados en los manuales serían en general suficientes para evitar concentraciones elevadas de productos de combustión, sería recomendable establecer un criterio cuantitativo de ventilación. Se considera de importancia comunicar explícitamente al consumidor que las estufas portátiles que funcionan con combustibles consumen el oxígeno del espacio donde éstas operan. Esta aseveración prácticamente no se encuentra en los manuales de operación de los equipos ensayados. Si bien no es un contaminante propiamente tal, la generación de vapor de agua en la combustión puede traer problemas si existe condensación al interior del espacio, por la acumulación de humedad en las paredes, por ejemplo. Este punto no aparece mencionado en ninguna de las estufas ensayadas. 4.3 Estufas a Kerosén El caso de las estufas a kerosén es similar al caso de las de gas licuado, pues al calefaccionar a través de un combustible se generan diferencias a causa de la tecnología con que se consume y la calidad del insumo. Asimismo, no existe información sobre la forma en que el calor es entregado al ambiente (convección o radiación) y la mejor forma de aprovechar esa energía. Nuevamente, la información que aparece en los manuales se centra en temas de operación y seguridad. Sin embargo, la reciente llegada de estufas a kerosén importadas ha generado no sólo un cambio en la calidad del producto, sino también de la información entregada por el fabricante. Dado que el rango de calidad observado tanto en tecnología como en fabricación es amplio, la cantidad y calidad de la información entregada también varía entre estufas. No obstante, la documentación de todas las estufas comparte consideraciones de seguridad en el manejo del combustible y operación del aparato. Sin embargo, también se comparten vicios, como el cometido por varios fabricantes que relacionan la potencia de la estufa con la superficie del espacio a calefaccionar, dato que como se sabe, depende de la envolvente, la orientación de la vivienda, las DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 13 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable condiciones ambientales externas, calidad constructiva, nivel de infiltraciones de aire, etc. Prácticamente ningún fabricante hace tal aclaración para recordar que tal metraje es sólo referencial. Es conocido que el olor producto de la combustión de kerosén es un aspecto que puede desincentivar el uso de estos aparatos. En relación a esto, encontramos en la documentación un amplio rango de recomendaciones. En general, además de la mantención regular del equipo, todos los fabricantes destacan la necesidad del uso de kerosén puro y limpio, pero dado que muchas de las estufas ensayadas son importadas, se encuentra en los manuales de distintos fabricantes extranjeros información consistente sobre tipos de kerosene ordenados según su calidad, donde el kerosene comprado a granel en las estaciones de servicio (como resulta ser la distribución en nuestro país) ocupa en general los últimos lugares de preferencia para adquirir el combustible. Combustibles más puros (que generarían menos olor, por ejemplo) no se encuentran disponibles para el público en nuestro país. En lo que respecta a las estufas a kerosene tradicionales, es decir de ‘quemador de casquete esférico’ o ‘quemador cilíndrico’, y a las estufas ‘de tambor’ se encuentra que sólo algunos fabricantes mencionan explícitamente una característica esencial: tales estufas no permiten la regulación de la potencia de calefacción; más aún: la mala regulación de la mecha provoca mal funcionamiento, asociado a altas emisiones contaminantes, reducida eficiencia de combustión y mal olor. En muy pocos casos esta información aparece como tal, explicitándose además que la calefacción adecuada se logra por una correcta ventilación de los espacios y no por la regulación del aparato. Este punto también resulta destacable: la información para el ajuste de la altura de la mecha, fundamental para el adecuado funcionamiento de la estufa, no es estándar. En algunos casos se menciona a través de diagramas, esquemas o dibujos del aspecto que debería tener el quemador al operar; en otros casos se informa el tamaño de las llamas que debieran observarse en condiciones de normal operación, información que resulta poco práctica para el usuario común al no ser fácilmente verificable. La reciente llegada de estufas a kerosén modulantes (tecnología popularmente conocida como ‘láser’) obliga a comentar por separado la información de las estufas que cuentan con esta tecnología. Se encuentra que, en general este tipo de estufas entrega mayor información sobre el uso eficiente del aparato. Además de las recomendaciones para el uso seguro del equipo, en general los fabricantes recomiendan una cierta ubicación de la estufa en el espacio tal que se consiga un buen aprovechamiento del calor generado. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 14 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable En lo relativo a emisiones contaminantes, ocurre algo muy similar a lo observado en las estufas a gas. En general no existe información sobre cuánto emite cada estufa (por ejemplo, el flujo de CO o CO2 emitido por hora). Asimismo, tampoco existe uniformidad en la forma de presentar al consumidor los requerimientos de ventilación para, en buenas cuentas, asegurar buenas condiciones del aire ambiente. El rango, como en las estufas a gas, varía desde la recomendación de ventilar “con frecuencia” de algunos fabricantes, a cuantificar el área de rendijas requerida por una estufa determinada. Finalmente, sobre el vapor de agua generado en la combustión, no se encuentra información. Como se comentó anteriormente, si bien éste no es un contaminante propiamente tal, sí tiene efectos sobre la sensación de confort del usuario y sobre la vivienda, si ocurriese condensación al interior, lo que no sólo depende de la estufa sino también del espacio calefaccionado. 4.4 Estufa a Etanol La chimenea a etanol ensayada entrega información de seguridad y operación del producto. Si bien se dan valores de referencia para autonomía, el fabricante no informa en la documentación la potencia del quemador, sin profundizar en la operación eficiente del aparato, ni en nivel de emisiones contaminantes. Como en la mayoría de las estufas a combustible, se recomienda su uso en espacios “ventilados”, y donde se cuente con una ventana. La estufa a etanol no permite controlar su apagado, sólo la rapidez con la que se consume el combustible, lo que se considera como poco seguro para el usuario. En este sentido, la estufa presenta además una falencia de seguridad en términos del combustible que utiliza. Teniendo en cuenta que la electricidad es segura y que el gas licuado se almacena también de forma regulada, los combustibles como kerosén y etanol podrían presentar problemas de manipulación para los usuarios. Si bien el kerosene se comercializa en estanques, el almacenaje de este energético es seguro cuando se utilizan estanques aprobados, puesto que dentro del depósito se encuentra bajo su límite de inflamación y, por lo tanto, el combustible no se enciende en presencia de chispas. Por su parte, existe un problema intrínseco al combustible: el etanol es altamente inflamable, y al almacenarlo en bidones, de todas maneras es peligroso puesto que se encuentra dentro de los límites de inflamación, lo que implica que podría producirse su encendido fácilmente. Esto pone de manifiesto los problemas de seguridad que representan las estufas a etanol para los usuarios. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 15 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica 4.5 Energía Sustentable Recomendaciones La información entregada por los fabricantes (combustible, potencia, consumo, autonomía, etc.) si bien es mejorable, presta cierta utilidad para el consumidor. Por ejemplo, una estufa de mayor potencia logrará mayores temperaturas que una de menor potencia. Sin embargo, y como se verá más adelante, dependiendo del tipo de estufa es posible que la temperatura al interior de una habitación no sea homogénea, con lo cual la máxima temperatura podría situarse en una zona de la habitación que no genere necesariamente confort térmico para el usuario (el techo, por ejemplo). De esta forma, informar solo la potencia del artefacto no bastaría para que un usuario pueda tomar una buena decisión de compra. Por otra parte, una estufa eléctrica no tendrá problemas de emisiones frente a una que funcione con combustibles, cada uno de los cuales a su vez tienen ventajas y desventajas para cada usuario. Sin embargo, como se verá en el presente estudio, existen otras características que diferencian la operación de estufas que pueden presentar potencias y consumos similares, como por ejemplo la tecnología de conversión de energía o posibilidad de modular el consumo energético. Finalmente, tal como se ha mencionado en las estufas a combustibles, sería también de interés entregar información sobre las emisiones asociadas y vapor generado por cada aparato. En directa relación se encuentra también el requerimiento de ventilación de cada estufa. En resumen, la confección de una ficha o tabla de características para estufas portátiles, que incluya puntos como los mencionados anteriormente y permita al consumidor tomar una buena decisión de compra implica la capacidad de comparar entre estufas de características muy distintas entre sí. Para esto es necesario establecer bases frente a las cuales se realizaría tal comparación. En primer lugar, es necesario establecer unidades comunes para aquellas características que se desee cuantificar. Como se comentó más arriba, no todos los fabricantes (especialmente aquellos de estufas importadas) utilizan unidades del sistema internacional. Adicionalmente, se requeriría estandarizar ciertas condiciones de ensayo del desempeño. En el mismo sentido, las características de la habitación donde se realizan los ensayos también debe estar estandarizada, debiendo cada producto ser ensayado en las mismas condiciones, para poder comparar su desempeño. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 16 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 5. Resultados de Mediciones y Análisis de Resultados. A continuación se presentan los resultados obtenidos durante las mediciones. Es importante recalcar que cada artefacto fue testeado en tres oportunidades, para contar con una muestra de datos representativa, presentándose como resultado el promedio de ellas. Además, para simplificar la entrega de información, se designó un código para cada estufa. Dichos códigos se basan en el tipo de energético y tecnología del artefacto y se pueden consultar en el Anexo 4 y en la Tabla 1. Tabla 1. Código de identificación para cada estufa ensayada. Artefacto URSUS TROTTER N-11 RECCO OLEOELECTRICO ROEL 15A7T KENDAL YC-20F IMT DESIGN CE2000-T MAGEFESA 1495 CALMA C1200 KENDAL FIBRA DE CARBONO NSB-120K5 MAGEFESA ORION HITECH HEO-901D GARRITY CUARZO NSB-120Z IMT DESIGN FC900 ELECTRON SAISSONS GMG OHA PTC61 SOMELA FH6400 VERONA FEUER CANDENTE 15 PLUS URSUS TROTTER RODANTE G-4300R SINDELEN SUNNYRED SR6200 EINHELL KGH 4200 MADEMSA VITALE 5CP VALORY RED II ENINSA TEMPLA R1L MADEMSA FOGUITA VITRO FENSA KEROSENE CARTRIDGE PASECO PS 3300 SUNNYMET ETERNA 6500 VALORY KMETAL KERONA WKH-23 TOYOTOMI OMNI 230 CORONA SL-51 KEROHEAT TOYOTOMI LC-S27 BARTOLINI CORONA FH5005 FENSA FHK 950 Código Combustible ECO1 ECO2 ECO3 ECO4 ECO5 EFC1 EFC2 EH EO1 ER1 ER2 ET1 ET2 ET3 ETA GBF GC1 GCR1 GRC2 GRC3 GRC4 GRC5 KCA1 KCA2 KCA3 KCA4 KCA5 KTA1 KTA2 KTA3 KTA4 KVT1 KVT2 KVT3 KVT4 Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Etanol Gas Gas Gas Gas Gas Gas Gas Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 17 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica 5.1 Energía Sustentable Caracterización de Energéticos Con el fin de establecer claramente las condiciones en que se realizaron los ensayos, se realizaron análisis de poder calorífico de cada combustible utilizado. De esta manera, una vez adquirida la cantidad de combustible necesaria, se extrajeron muestras de cada uno de ellos para el análisis que se muestra en la Tabla 2. Tabla 2. Resultado análisis de combustibles Energético Kerosene Gas Licuado Etanol Tipo de Análisis ASTM D-240 NCh2380 Of.97 ASTM D-240 PCI (kJ/kg) 43.099 45.752 23.810 * Ensayos realizados por PCMlab Ltda y Metrogas (ver Anexo 5). 5.2 Potencia Térmica por Artefacto Una de las principales características en las que se fija un consumidor a la hora de cotizar estufas es en la potencia de ella. Es por esto que resulta fundamental que la información entregada al consumidor sea correcta, completa y en unidades estándar. Si bien, todas las estufas estudiadas cuentan con información de potencia nominal (ya sea en el manual o en la caja de embalaje), dicha información no siempre es entregada en las mismas unidades y es, por lo tanto, difícil para un comprador inexperto el poder comparar diferentes artefactos. Además, no se detalla en qué condiciones el artefacto logra la potencia mencionada. En las Figuras 1, 2 y 3 se puede ver cómo la potencia promedio medida en régimen permanente para cada estufa no corresponde a la información entregada por el fabricante. Esto podría deberse a que el régimen estable no incluye la etapa de calentamiento de la habitación, período en el cual la estufa podría consumir mayor cantidad de combustible. En el caso de las estufas eléctricas, las diferencias podrían deberse a las variaciones de voltaje registradas durante el período de ensayos. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 18 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica 2,5 Energía Sustentable Potencia Promedio Medida v/s Potencia Nominal Informada Potencia [kW] 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 ET3 ER2 ER1 EH EFC1 EO1 ET1 EFC2 ECO2 ECO3 ECO4 ECO5 ET2 ECO1 Potencia Nominal [kW] Potencia Promedio [kW] Figura 1. Gráfico comparativo de potencia nominal (informada por el fabricante) versus potencia promedio medida durante el período de régimen del artefacto ensayado. Estufas eléctricas. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 19 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica 6,0 Energía Sustentable Potencia Promedio Medida v/s Potencia Nominal Informada Potencia [kW] 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 GRC3 GRC2 GCR1 GRC4 GRC5 GBF GC1 Potencia Nominal [kW] Figura 2. Gráfico comparativo de potencia nominal (informada por el fabricante) versus potencia promedio medida durante el período de régimen del artefacto ensayado. Estufas a gas licuado. 8,0 Potencia Promedio Medida v/s Potencia Nominal Informada 7,0 Potencia [kW] 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 KCA5 KVT4 KCA2 KCA1 KVT1 KCA4 KVT2 KCA3 KVT3 KTA3 KTA2 KTA4 KTA1 Potencia Nominal [kW] Potencia Promedio [kW] Figura 3. Gráfico comparativo de potencia nominal (informada por el fabricante) versus potencia promedio medida durante el período de régimen del artefacto ensayado. Estufas a kerosén. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 20 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Por lo tanto, del estudio de la potencia de cada artefacto en régimen permanente, se determinó que la información entregada por el fabricante no es homogénea, en términos de unidades, y no es clara en el sentido de especificar en qué condiciones el artefacto logra la potencia que se está informando. Al menos, debiera informarse el nivel de consumo y el poder calorífico que se utilizó para determinar la potencia nominal del artefacto. Por otro lado, las diferencias entre las potencias informadas por los fabricantes y la potencia máxima medida durante los ensayos se puede ver en la Figura 4. 9,0 Potencia Máxima Medida v/s Potencia Nominal Informada 8,0 7,0 Potencia [kW] 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Potencia Nominal [kW] Potencia Máxima [kW] Figura 4. Gráfico comparativo de potencia nominal (informada por el fabricante) versus potencia máxima medida durante el período de régimen del artefacto ensayado. 5.3 Emisiones contaminantes registradas Las emisiones de gases perjudiciales para la salud es un factor relevante a la hora de pensar en métodos de calefacción de hogares. Es por esto que el presente estudio consideró la medición de la concentración de contaminantes como monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO2) y dióxido de azufre (SO2) durante el período de régimen permanente DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 21 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable alcanzado por cada estufa. Es importante notar que el análisis de contaminantes excluye a las estufas eléctricas. El monóxido de carbono es un gas inflamable y altamente tóxico [Environmental Protection Agency, EPA], es por esto que según el Decreto Supremo Nº594 (D.S.594), el límite permisible ponderado (valor máximo para el promedio ponderado de concentraciones ambientales en lugares de trabajo durante 8 horas) es de 40 ppm (46 mg/m3). Este valor será utilizado sólo como referencia para el análisis de resultados del presente trabajo. El dióxido de nitrógeno es un gas irritante [Comisión Nacional del Medioambiente, CONAMA] y por esto, el límite permisible ponderado para este gas en lugares de trabajo es de 2,4 ppm (4,5 mg/m3), según el D.S.594. Por otra parte, el dióxido de azufre, es altamente tóxico. Este contaminante al contacto con la humedad ambiental se convierte en ácido sulfúrico, formando parte del material particulado en su fracción fina y, por su tamaño, puede llegar a través del aparato respiratorio a la sangre, envenenándola [CONAMA]. El límite según el D.S.594 es de 1,6 ppm (4mg/m3) como promedio ponderado en 8 horas. Concentración Monóxido de Carbono 100 90 80 CO [ppm] 70 60 50 40 Límite D.S.594 30 20 10 0 Figura 5. Concentración promedio de monóxido de carbono medida en la cámara ventilada durante el período de régimen de cada artefacto (1 hora). DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 22 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable En la Figura 5 se puede ver que las concentraciones de monóxido de carbono registradas, en promedio durante una hora, resultaron estar por debajo de los límites máximos establecidos. Asimismo, en la Figura 6 se puede ver que los niveles de dióxido de nitrógeno medidos en la cámara ventilada durante los ensayos en general se encuentran bajo el nivel máximo permisible determinado en el D.S.594. Salvo algunas de ellas que sobrepasan la norma, la gran mayoría de los artefactos no tendría problemas con las emisiones de NO2. Concentración Dióxido de Nitrógeno 9,0 8,0 7,0 NO2 [ppm] 6,0 5,0 4,0 3,0 D.S.594 2,0 1,0 0,0 Figura 6. Concentración promedio de dióxido de nitrógeno medida en la cámara ventilada durante el período de régimen de cada artefacto (1 hora). DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 23 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Concentración Dióxido de Azufre 10 9 8 SO2 [ppm] 7 6 5 4 3 2 D.S. 594 1 0 Figura 7. Concentración promedio de dióxido de azufre medida en la cámara ventilada durante el período de régimen de cada artefacto (1 hora). En la Figura 7 se muestran la concentración promedio de dióxido de azufre durante la hora de funcionamiento en régimen de cada artefacto. Se puede ver que la mayoría de ellas está por sobre el límite permitido en lugares de trabajo en un período de 8 horas. Del estudio de los gases contaminantes en la cámara ventilada, durante la hora de medición en régimen, se desprende que la mayoría de los artefactos presenta emisiones de CO y NO2 no perjudiciales para la salud de las personas, siempre y cuando la habitación calefaccionada se mantenga ventilada. No obstante, se registraron altos niveles de anhídrido sulfuroso para una gran cantidad de estufas, lo que sí es dañino para la salud. A modo de referencia, la habitación en la que se realizaron los ensayos, tiene un nivel de ventilación de 35,23 m3/h. Estudios realizados en algunos países como Estados Unidos, establecen una tasa de aireación típica que varía entre 0,2 y 2 cambios de aire por hora, dependiendo de la calidad de la vivienda, lo que en el caso de la cámara de AES, resultaría en 3,5 a 35 m3/h como rango esperado de ventilación [ASHRAE]. A futuro, sería interesante estudiar qué sucede con la concentración de contaminantes en cámaras con distintos niveles de ventilación. Ahora bien, la decisión de compra entre diferentes artefactos debe tener cierta consideración acerca de los niveles de contaminación que se registran en el lugar donde se utilizará dicho aparato. Teniendo en cuenta que la DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 24 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable contaminación ambiental se comportaría como “línea base” aproximada de las condiciones intramuros, en comunas donde los niveles de contaminación son altos, debería tenerse en cuenta el nivel de contaminación que aportará el artefacto escogido. 5.4 Consumo Energético y Tiempo en Alcanzar Régimen Es interés de SERNAC estudiar cuánto tiempo demora cada artefacto de calefacción en lograr una temperatura estable, entendiendo que ésta sería la condición ideal de uso para los usuarios. En la Figura 8 se muestra el tiempo que demora cada artefacto en lograr una temperatura constante en la cámara calefaccionada. Dicha temperatura es medida con un termopar ubicado dentro de un globo negro (que suma el efecto convectivo y radiativo de la estufa), puesto que esta forma de muestreo representa la mejor aproximación metodológica de la sensación térmica de una persona sometida al calor del artefacto [Sociedad Americana de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, ASHRAE]. Relación Tiempo de Estabilización v/s Potencia del Artefacto 4,5 Potencia [kW] 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0:00:00 2:24:00 4:48:00 7:12:00 9:36:00 12:00:00 Tiempo de Estabilización [hh:mm:ss] Figura 8. Tiempo que demora cada artefacto en lograr una temperatura máxima constante dentro de la cámara calefaccionada. En esta figura puede verse como no existe una relación entre la potencia del artefacto y el tiempo que tarda la estufa en lograr una temperatura máxima DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 25 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable estable en la cámara calefaccionada. Además, puede verse como para estufas con potencias similares, el tiempo que el artefacto demora en llegar a régimen es desigual. La diferencia antes mencionada podría verse explicada por la forma de distribución de calor de cada estufa. Un artefacto que logre homogeneizar el ambiente más rápidamente, a través de un ventilador que reparta el aire caliente desde el piso hasta el techo, por ejemplo, tardaría menos tiempo en lograr un régimen estable. Por otra parte, una estufa cuya emisión de calor tienda a dirigirse directamente al techo (comportamiento observado en estufas radiativas) demorará mayor tiempo en estabilizar la temperatura del ambiente, puesto que los gases calientes no descenderían a zonas más frías. Ahora, es fundamental además conocer la temperatura de régimen que logra cada estufa. Artefactos con altas potencias y buena tecnología de distribución de calor, pueden tardar cortos períodos de tiempo en homogeneizar una habitación, sin embargo, si la temperatura alcanzada es excesiva, la sensación de confort del usuario será baja, puesto que sentirá un exceso de calor. En el Anexo 6 puede verse un indicador de confort definido por la Sociedad Americana de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) para diferentes condiciones de temperatura. La Figura 9 muestra una relación entre el consumo másico promedio de las estufas a gas y kerosén v/s la temperatura que alcanzan dichos artefactos (que corresponde a temperatura en estado de régimen). DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 26 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Relación Consumo v/s Temperatura medida en el Globo Negro 58,54 Consumo [kg/h] 0,50 0,40 0,30 52,73 50,83 43,32 39,78 38,77 36,77 38,23 34,0932,82 52,34 60,08 58,07 58,43 54,50 52,0853,12 70 60 47,05 50 37,05 29,63 27,94 40 30 0,20 20 0,10 10 0,00 0 Consumo Másico Promedio [kg/h] Temperatura Globo Negro [ºC] Figura 9. Relación de consumo durante el período de régimen y la temperatura que logra cada artefacto. Estufas a gas licuado y kerosene. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 27 de 81 Temperatura [ºC] 0,60 Energía Sustentable 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Relación Consumo v/s Temperatura medida en el Globo Negro 1,80 Consumo [kg/h] 1,60 1,40 35,58 36,22 34,60 40 36,85 33,66 35 31,34 30,24 26,78 27,40 25,83 1,20 1,00 0,80 28,43 28,88 27,96 30 24,48 25 20 15 0,60 10 0,40 0,20 0,00 Temperatura [ºC] 2,00 5 0 Potencia Promedio [kW] Temperatura Globo Negro [ºC] Figura 10. Relación de potencia durante el período de régimen y la temperatura que logra cada artefacto. Estufas eléctricas. La Figura 10 muestra una relación entre la potencia promedio de las estufas eléctricas v/s la temperatura que alcanzan dichos artefactos (que también corresponde a temperatura en estado de régimen). Estas figuras muestran que es posible que estufas con menores tasas de consumo de combustible ó potencia, alcancen mayores temperaturas de régimen que otras de iguales características. Este fenómeno podría verse nuevamente explicado por la tecnología de distribución de calor del artefacto. 5.5 Solicitación Térmica Otro de los puntos de interés de SERNAC es analizar cómo afecta al régimen estable logrado en una habitación calefaccionada, el hecho de que una persona abra una puerta o ventana por un corto período de tiempo. Dicha condición describiría, por ejemplo, el ingreso de una persona a la habitación. Para realizar esta simulación, se definieron los puntos 2.2.18, 2.2.19 y 2.2.20 del protocolo detallado en el Anexo 2. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 28 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Tiempo de Recuperación Después Apertura Ventanal 0:25:55 0:23:02 Tiempo [hh:mm:ss] 0:20:10 0:17:17 0:14:24 0:11:31 0:08:38 0:05:46 0:02:53 0:00:00 Figura 11. Tiempo de recuperación de condición de régimen permanente para cada artefacto luego del ingreso de aire frío por 30 segundos desde la cámara refrigerada. (No incluye artefactos que no logran recuperar la temperatura de régimen ó aquellos en que la temperatura de globo negro no se ve afectada por la apertura del ventanal) La Figura 11 muestra que, en general, el tiempo de respuesta a la solicitación térmica para cada estufa no supera los 10 minutos, con lo que el consumo de cada artefacto para volver a la condición de régimen no sería significativo, y por lo tanto, ninguna estufa tendría problemas de calefacción bajo las condiciones de simulación del ingreso de una persona a la habitación. Es importante mencionar que durante las pruebas de solicitación térmica, se observó que artefactos con termostatos incluidos, pueden “reaccionar” frente al cambio de temperatura del aire, y por lo tanto, pueden modificar su funcionamiento para mantener las condiciones requeridas por el usuario. Por su parte, artefactos sin este tipo de control automático, no son capaces de reaccionar frente al estímulo térmico, y por lo tanto, mantienen su funcionamiento sin variaciones, lo que eventualmente produce cambios más notorios en las condiciones del ambiente, con respecto a una estufa con termostato. 5.6 Estratificación La estratificación se define como la diferencia en la distribución de temperaturas en la cámara calefaccionada. A mayor estratificación, mayor DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 29 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable será la diferencia de temperatura medida entre el piso y el termopar instalado a 2 m de altura desde el suelo. La estratificación de la habitación tiene efectos importantes en la sensación de confort del usuario y, además, representa un indicador de la calidad de calefacción del artefacto. Una estufa que, a través de su tecnología, es capaz de mantener un ambiente homogéneo dentro de la habitación, utilizará de mejor manera el energético y proporcionará un mayor nivel de confort para el consumidor, siempre y cuando las temperaturas alcanzadas no sean extremas (muy bajas o muy altas). Es importante notar, que en espacios pequeños, probablemente se requerirá de un nivel de calefacción que produzca un ambiente homogéneo en términos de temperatura, y por lo tanto, una baja estratificación sería deseable. Sin embargo, en ambientes muy amplios, probablemente será más relevante para el usuario que la calefacción sea localizada (personal) y por lo tanto, un alto nivel de estratificación será la mejor condición. Estratificación en la Cámara Calefaccionada 30 Temperatura [ºC] 25 20 15 10 5 -5 KVT2 KVT3 KCA5 KCA4 KCA3 KVT1 KVT4 KCA2 KCA1 KTA3 KTA2 KTA4 KTA1 GRC3 GRC2 GCR1 GRC4 GRC5 GBF GC1 ETA ET3 ER2 ER1 EH EFC1 EO1 ET1 EFC2 ECO2 ECO3 ECO4 ECO5 ET2 ECO1 0 -10 Figura 12. Gráfico de estratificación por artefacto. La Figura 12 muestra como las estufas eléctricas son las que menos estratifican el ambiente, mientras que las estufas que utilizan kerosene y gas licuado son las que más estratificación producen. Si bien las estufas que funcionan a gas y kerosene, logran temperaturas muy altas y un elevado nivel de estratificación en la cámara, probablemente en DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 30 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable una habitación de mayor superficie, tanto la estratificación como la temperatura alcanzada disminuirían, y por lo tanto, la sensación de confort aumentaría para el usuario. De la misma manera, la estufa eléctrica sometida a estas nuevas condiciones, probablemente mantendrá su nivel de estratificación, sin embargo no será capaz de calefaccionar la habitación correctamente puesto que no sería capaz de alcanzar temperaturas elevadas. Es importante recalcar, que este comportamiento es característico de la cámara ventilada en la que se realizaron los ensayos. Sería interesante, a futuro, repetir las pruebas en una cámara con diferentes condiciones constructivas y analizar el funcionamiento de las estufas en ese caso. 5.7 Eficiencia En términos de eficiencia, es necesario tener claros dos conceptos; eficiencia de combustión y eficiencia de calefacción. La eficiencia de combustión se entiende como la capacidad del equipo en transformar la energía eléctrica o del combustible en calor en la sala, mientras que la efectividad de calefacción se entenderá como la capacidad del artefacto de distribuir ese calor de tal manera que el usuario sienta confort. La eficiencia de combustión de los equipos es cercana al 100%, puesto que las mayores pérdidas en este sentido se registran en los gases contaminantes que son emitidos. En este sentido, ninguna de las estufas ensayadas presentó concentraciones relevantes de contaminantes, por lo tanto, se asume que la energía del combustible es eficientemente traspasada al ambiente a través de gases calientes. Por otro lado, para los efectos de la presente investigación, la eficiencia de calefacción es fundamental. Si bien una estufa es capaz de transformar toda la energía del combustible en calor, la forma en que dicho calor se distribuya en el ambiente tendrá directa relación con la eficiencia de calefacción de la estufa. Un equipo que emita la mayor cantidad de gases hacia el techo de la habitación, estará calefaccionando una zona de ella que no será relevante para el usuario. En términos sencillos, calefaccionar el cielo no es eficiente para el consumidor. Al respecto de la eficiencia de calefacción, se puede decir que depende de la tecnología de la estufa y de las características del espacio que se requiera calefaccionar. En este sentido, en el Capítulo 6 se recomendará un método de selección de artefactos de calefacción para diferentes condiciones. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 31 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica 5.8 Energía Sustentable Humedad A pesar de no ser considerado como un contaminante propiamente tal, el vapor de agua asociado a la operación de estufas que utilizan combustible (como es el caso del gas licuado y el kerosén) es un producto de combustión interesante de estudiar. Por una parte, el cambio de humedad en el ambiente modifica la sensación térmica, pudiendo provocar una sensación de desagrado. Además, dependiendo de las características del espacio a calefaccionar (tamaño, orientación, ubicación, materiales) puede existir condensación del vapor en las paredes de la habitación, efecto que puede deteriorar la calidad de la vivienda. Debido a estos efectos, la emisión de vapor de agua puede llegar a desincentivar la compra por parte del consumidor. Para ilustrar este efecto, y comparar la emisión de vapor de distintas estufas de la muestra (a gas y kerosén), se instalaron sensores de humedad y temperatura tanto en la cámara de ensayos como en la cámara refrigerada. Durante el período de régimen de cada aparato se registra la humedad en ambas cámaras. Tal diferencia se muestra en la Figura 13, donde los aparatos están ordenados según la diferencia de humedad registrada entre las cámaras, de mayor a menor. Diferencia de humedad exterior vs/ interior Humedad [kg agua v/s kg aire seco] 0,0090 0,0080 0,0070 0,0060 0,0050 0,0040 0,0030 0,0020 0,0010 0,0000 GRC3 KVT3 KCA5 KCA4 KCA3 GRC2 KVT4 GCR1 KCA2 GRC4 KTA3 GRC5 GBF KTA2 GC1 KTA4 Humedad Absoluta Cámara Calefaccionada [kg agua/kg aire seco] Humedad Absoluta Cámara Refrigerada [kg agua/kg aire seco] Figura 13. Gráfico de diferencia de humedad "interior-exterior". Incluye sólo los artefactos con información acerca de la humedad en la cámara refrigerada. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 32 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable A través del gráfico, es posible verificar una mayor humedad en la cámara producto de la operación de la estufa. Además, obsérvese que las estufas que aparecen tienen diferentes tecnologías de operación y potencia, lo que también determina la cantidad de vapor liberado. Al igual que para el caso de otros indicadores, la cuantificación de la humedad absoluta que aparece en la figura es solamente para propósitos comparativos: da cuenta de que en las mismas condiciones de ensayo (las presentes en esta campaña de mediciones) algunos aparatos generan más humedad que otros. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 33 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 6. Recomendaciones de Orientación al Consumidor. Uno de los principales objetivos del presente estudio es determinar el tipo, nivel y calidad de información que debe ser entregada al consumidor para que este pueda elegir de la mejor forma posible el sistema de calefacción que necesita. A partir de las mediciones se determinó que es necesario tener muchos factores en mente a la hora de tomar decisiones de calefacción, y por lo tanto, no se puede emitir un juicio categórico acerca de que alguna estufa es mejor que otra, pues esto depende de los requerimientos del usuario. De esta manera, se establece como una buena opción de orientación el método de árbol de decisión. A continuación se presentan distintas opciones para ello, teniendo en cuenta diferentes puntos de partida en la toma de decisiones. Es necesario recalcar que, debido a que la contaminación intramuros no es relevante en este estudio pues las mediciones se realizaron bajo el régimen de cámara ventilada, las emisiones de los artefactos no serán consideradas como factor de decisión. 6.1 Elección a Partir del Combustible Considerando que la estratificación que produce un artefacto de calefacción es un factor fundamental en el grado de confort del usuario, la Figura 14 muestra los artefactos ensayados, agrupados de acuerdo a esta característica. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 34 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Gráfico separado por Energético Nivel de Estratificación y Potencia. 70 65,10 63,78 64,12 61,10 57,17 57,99 55,39 59,51 55,22 54,20 60 Estratificación [ºC] 50 40 30 48,22 45,56 41,22 40,74 36,91 38,55 40,59 33,74 32,20 29,83 38,50 36,88 38,1039,74 36,62 38,88 34,15 29,73 28,85 27,19 26,77 26,79 26,20 24,81 31,73 20 10 -10 KVT2 KVT3 KCA5 KCA4 KCA3 KVT1 KVT4 KCA2 KCA1 KTA3 KTA2 KTA4 KTA1 GRC3 GRC2 GCR1 GRC4 GRC5 GBF GC1 ETA ET3 ER2 ER1 EH EFC1 EO1 ET1 EFC2 ECO2 ECO3 ECO4 ECO5 ET2 ECO1 0 Potencia Promedio [kW] Estratificación [ºC] Temperatura Termopar Desnudo [ºC] Figura 14. Estratificación en la cámara calefaccionada v/s potencia y temperatura de globo negro por tipo de energético y artefacto de calefacción. El proceso de elección, a partir del tipo de combustible elegido, deberá basarse en factores relevantes como: a) b) c) d) e) f) Precio Accesibilidad (entrega a domicilio, disponibilidad inmediata, etc.) Tipo de Almacenamiento (estanques especiales, bidones u otros) Límite de compra (volumen fijo o determinado) Seguridad (peligro de derrames, explosiones, etc.) Higiene A modo de referencia, en la Figura 15 se muestra una comparación, de acuerdo al precio del combustible y a su poder calorífico, en términos de costo de generación de 1kWh de energía. Estos valores debieran tenerse en mente, si es que el factor precio es un parámetro importante en la elección del artefacto a utilizar. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 35 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Costo de Producir 1 kWh por combustible ($/kWh) 200 $ 191,2 180 160 Costo ($) 140 120 $ 104,55 100 80 60 $ 67 $ 45,57 40 20 0 Kerosene Gas Licuado Electricidad Etanol Figura 15. Comparación de costos por combustible para lograr 1kWh de energía. Fuente: Copec, Chilectra, Gasco, Feuer, Winkler. 05 de Enero de 2010. Teniendo en cuenta el tipo de energético que se quiere utilizar, el siguiente paso es determinar la potencia del artefacto a elegir. Mientras mayor sea el espacio a calefaccionar, en general, un equipo con mayor potencia debiera funcionar mejor, lo que nos sitúa en el extremo izquierdo de la figura. Luego de esto, debiera seleccionarse el aparato que menos estratifique el ambiente, teniendo en cuenta que equipos con tecnología de ventiladores y termostato logran mejores resultados en este sentido. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 36 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 16. Esquema gráfico de toma de decisiones a partir del tipo de energético a utilizar La Figura 16 muestra como se vería gráficamente el proceso de toma de decisión a partir del combustible que se quiera utilizar. Es necesario notar, que no existe relación entre un nivel y otro del árbol de decisión (ambas figuras), sólo se presentan las diferentes alternativas de elección a partir de un proceso de decisiones. 6.2 Elección a Partir de la Superficie a Calefaccionar Si el consumidor no discrimina entre tipos de combustibles, pero si le es fundamental que el artefacto sea capaz de calefaccionar grandes ambientes o por el contrario, requiere calefaccionar una habitación pequeña, entonces será necesario discriminar de acuerdo a la potencia del artefacto. La Figura 17 muestra los artefactos ensayados en orden decreciente de potencia medida en Kw., durante el período de régimen. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 37 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica 70 Energía Sustentable Gráfico separado por Energético Nivel de Estratificación y Potencia. 65,10 63,78 61,10 57,17 57,99 55,39 59,51 55,22 54,20 64,12 60 Estratificación [ºC] 50 40 30 48,22 45,56 41,22 40,74 36,9138,55 40,59 33,74 32,20 29,83 38,50 36,88 38,1039,74 36,62 38,88 34,15 29,73 28,85 27,19 26,77 26,79 26,20 24,81 31,73 20 10 -10 KVT2 KVT3 KCA5 KCA4 KCA3 KVT1 KVT4 KCA2 KCA1 KTA3 KTA2 KTA4 KTA1 GRC3 GRC2 GCR1 GRC4 GRC5 GBF GC1 ETA ET3 ER2 ER1 EH EFC1 EO1 ET1 EFC2 ECO2 ECO3 ECO4 ECO5 ET2 ECO1 0 Potencia Promedio [kW] Estratificación [ºC] Temperatura Termopar Desnudo [ºC] Figura 17. Potencia de cada artefacto v/s estratificación en la cámara calefaccionada y temperatura de globo negro por tipo de energético y artefacto de calefacción Nuevamente, si se requiere de un artefacto de alta potencia, el siguiente paso será determinar el tipo de combustible que se desea utilizar. Teniendo ambos factores claros, la decisión final debiera basarse en el nivel de estratificación del equipo, teniendo en cuenta que artefactos con tecnología de ventiladores y termostato, lograrán una sensación de confort mejor para el usuario. Otra alternativa será, decidir la potencia de la estufa y a partir de esto, la tecnología de ella para lograr una menor estratificación. Esta alternativa, en el escenario de que el combustible del artefacto no sea un factor de decisión para el consumidor. Para establecer de mejor manera un árbol de toma de decisiones, es necesario determinar una metodología normada estándar de ensayo de estufas, de tal manera de comparar el desempeño de éstas bajo distintos escenarios y en condiciones que permitan comparar entre ellas los resultados obtenidos. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 38 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 18. Esquema gráfico de toma de decisiones a partir del tipo de ambiente a calefaccionar La Figura 18 muestra como se vería gráficamente el proceso de toma de decisión a partir del ambiente que se quiera calefaccionar. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 39 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 7. Conclusiones. Como conclusión de este estudio se puede mencionar lo siguiente: • Es necesario que la información que contengan los manuales de operación de los artefactos sea homogénea en términos de unidades y que las características de funcionamiento informadas sean comparables entre artefactos diferentes, de tal manera que el usuario pueda analizar y decidir qué equipo requiere para el espacio que necesita calefaccionar. • Para el caso de las estufas a gas licuado y kerosén, se registraron potencias de trabajo diferentes a las informadas por el fabricante. Esto podría explicarse porque las condiciones en las que el fabricante determina la potencia del artefacto difieren a las condiciones en que las estufas fueron ensayadas. • Si bien, se registraron concentraciones de gases contaminantes como CO y NO2 en la habitación calefaccionada, dichas concentraciones no son perjudiciales para la salud, siempre y cuando, las estufas se mantengan funcionando en un régimen de cámara ventilada. A futuro sería conveniente estudiar cómo cambian dichos resultados si se utiliza una cámara de ensayo con deferentes niveles de ventilación. Por otro lado, las concentraciones de SO2 registradas si superan los límites permitidos en el D.S.594 para la gran mayoría de los artefactos. • A partir de los resultados obtenidos, se observó que no existe, necesariamente, relación entre la potencia de los artefactos y el tiempo en el que éstos logran una temperatura de régimen. Esto puede verse explicado, fundamentalmente, por la tecnología de calefacción de cada estufa. Un equipo de baja potencia, pero que homogeneiza la temperatura ambiental a través de ventiladores, tardará menos en estabilizar la temperatura y por lo tanto, el consumo de combustible será menor. Por el contrario, una estufa de alta potencia que emite gases calientes hacia el techo de la habitación, tardará mucho tiempo en lograr una temperatura de régimen, puesto que los gases calientes no descienden hacia zonas más frías. • De la simulación de la entrada de una persona a la habitación, a través de la inyección de aire frío a la cámara calefaccionada, se concluye que el efecto no es mayor, registrándose tiempos de recuperación de temperatura inferiores a 10 minutos para la mayoría de los artefactos. Por otra parte, se observó que artefactos con termostatos incluidos, pueden “reaccionar” frente al cambio de temperatura del aire, y por lo tanto, pueden modificar su funcionamiento para mantener las condiciones requeridas por el usuario. Por su parte, artefactos sin este tipo de control automático, no son capaces de reaccionar frente al estímulo térmico, y por lo tanto, mantienen su funcionamiento sin variaciones, lo que eventualmente produce cambios más notorios en las condiciones del ambiente, con respecto a una estufa con termostato. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 40 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable • Un factor fundamental a tener en cuenta para establecer la efectividad de calefacción de un artefacto, es la estratificación que éste produce. Mayores diferencias de temperatura entre la parte alta y baja de la habitación, representarán una alta estratificación, lo que finalmente resulta ser poco eficiente para el usuario. Es importante destacar que la información registrada, en términos de estratificación, en el presente trabajo puede relacionarse sólo a las condiciones de la cámara ventilada de AES. A futuro sería interesante evaluar como varía este parámetro para un mismo artefacto sometido a diferentes superficies a calefaccionar. • La eficiencia de combustión, por otra parte, resulta ser cercana al 100% para todos los equipos ensayados por no observarse pérdidas considerables a través de gases contaminantes. • Con el objetivo de orientar de mejor manera a los consumidores, será necesario homogeneizar la información que se le entrega a la hora de adquirir una estufa. Además, será necesario instruirlo en factores relevantes para lograr mejores condiciones de calefacción. Esta información, traducida en una ficha estandarizada para todos los productos de calefacción, será producto de la definición precisa de condiciones de ensayo de desempeño, como la temperatura externa, las dimensiones, características constructivas y grado de ventilación del local. Estas condiciones, expresadas, por ejemplo, a través de la redacción de una norma, deberían recoger lo revelado por el presente informe. Al menos se puede mencionar la necesidad de realizar los ensayos en una cámara de cuyas condiciones tanto internas como externas se hallen controladas, definiendo así un conjunto de parámetros de ensayo, aplicables a todas las estufas. Asimismo, tal estándar debería definir las condiciones de calefacción esperables a lograr por un artefacto, al menos en términos de: sensación de confort (temperatura de globo negro en conjunto con humedad relativa), distribución de temperaturas en el espacio (grado de estratificación), y concentración de emisiones contaminantes. Todo esto, en adición a las actualmente informadas: potencia, consumo y autonomía en condiciones conocidas y unidades consistentes. Las características a informar pueden tomar la forma de la siguiente ficha: DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 41 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Parámetro Potencia CO NO2 SO2 Temperatura de globo negro Humedad relativa Sensación Térmica Grado de estratificación Consumo Autonomía [mínima] Energía Sustentable Unidades Kw. [ppm] [ppm] [ppm] [°C] [%] [-] [°C] [kg/h] (gases); [l/h] (líquidos); [kWh] (eléctricos) horas Vale notar que en general los parámetros que la ficha informa no son muy distintos a los actualmente existentes, la diferencia y su verdadera utilidad se basa en definir condiciones estándar y comparables, representativas del uso que el consumidor final le dará al artefacto, para orientar efectivamente su decisión de compra. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 42 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 8. Referencias. • Decreto Supremo Nº594. Aprueba Reglamento Sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales Básicas en Lugares de Trabajo. • ASHRAE HANDBOOK 2005. • NCh 1976.Of92. Artefactos de uso doméstico para calefacción local, que usan combustibles gaseosos- Estufas a llama abierta, no conectadas – Requisitos generales de fabricación y métodos de ensayo. • Decreto 66, Ministerio de Economía. Aprueba Reglamento de Instalaciones Interiores y Medidores de Gas. • Organización Mundial de la Salud, OMS. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs313/es/index.html • Indura, http://www.indura.net/_file/file_1808_gas_licuado_de_petroleo.pdf • Winkler Ltda., http://www.winklerltda.com/ • Termotecnia. Teoría y métodos en termodinámica aplicada. I. Lira, 1992. • Turns, S. An Introduction to Combustion. McGraw Hill, 1996. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 43 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 1: Detalle Artefactos Ensayados Tabla 2 Listado de Artefactos Ensayados Artefacto Mademsa Candentte 15 Plus Trotter G4300R Sindelen SR6200 Valory Red II Einhell 4200 Eninsa Templa R1L Mademsa Vittale 5CP Toyotomi Omni 230 Fensa FHK 950 Fensa Kerosene Cartridge Sindelen Sunnymet Eterna 6500 Paseco Corona FH5005 Mademsa Foguita Vitro Valory K Metal Toyotomi LC-S27 Kerona WKH-23 Keroheat Corona SL51 Bartolini DP3001 Magefesa Orion 1630 Electrón Saissons BA-806 GMG OAAPTC61 Kendal NSB 120K5 Garrity NSB 120Z Calma C1200 Recco ROEL 15A7T IMT FC900 Kendal YC20F Somela FH6400 DeLonghi HMH443T Trotter N11 Magefesa MGF1495 Hitech HEO901D IMT CE2000T Feuer Verona Energético Potencia Nominal [kW] GLP GLP GLP GLP GLP GLP GLP Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Etanol 4,2 5,0 3,7 1,7 4,2 4,0 1,8 6,7 3,1 2,5 2,9 3,0 3,2 2,6 1,7 2,9 6,7 6,7 5,1 3,0 1,0 2,0 1,5 1,0 0,8 1,2 1,5 0,9 2,0 0,9 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 - DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 44 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 2: Detalle Metodología de Ensayo 2.1 Características de la Cámara Ventilada Para cumplir con los objetivos del presente estudio, fue necesario realizar las mediciones en un ambiente controlado, donde se pudieran monitorear los distintos parámetros involucrados en los ensayos. Para esto, se utilizó una cámara ventilada ubicada en dependencias de AES. El monitoreo de parámetros de interés es continuo y en línea. Dicha cámara consta de dos piezas. En la primera de ellas, llamada cámara refrigerada, se ubica un sistema de aire acondicionado que mantiene dicha cámara a baja temperatura. Desde aquí se inyecta aire frío hacia la segunda cámara, denominada cámara calefaccionada, lugar donde se posiciona el artefacto a ensayar. La pared que divide ambas cámaras consiste en un ventanal, cuyo objetivo es generar una solicitación térmica por conducción, y que además cumple la función de permitir la visualización de los ensayos sin intervenir el área donde se encuentra el artefacto de calefacción. Para extraer el aire caliente, la cámara calefaccionada posee cuatro extractores de aire. En la Figura 18 se puede ver un esquema de la cámara ventilada. Figura 19 Dimensiones Cámara Ventilada La cámara de ensayos cuenta con 12 termopares que monitorean constantemente la temperatura en distintos puntos de ella. Dichos sensores se encuentran ubicados como muestra la Figura 19. Dos sensores adicionales se encuentran ubicados en el exterior de la cámara registrando la temperatura ambiental y otro al interior de la cámara refrigerada. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 45 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 19 Ubicación de los Sensores de Temperatura en la Cámara Ventilada Es necesario mencionar que el termopar número 3 se encuentra ubicado al interior de un globo negro, de tal manera de captar el efecto radiativo y convectivo del calefactor. La Tabla 3 detalla la ubicación específica de cada termopar. Tabla 3 Ubicación Específica de los Termopares Número Ubicación Salida del aire cámara 1 calefaccionada 2 Techo 3 Globo Negro 4 Suelo 5 Entrada de aire frío 6 Interior cámara refrigerada 7 Interior ventana pequeña 8 Exterior ventana pequeña 9 Interior pared 10 Exterior pared Ventanal interior cámara de 11 ensayos 12 Ventanal interior cámara refrigerada 13 Al lado del globo negro 14 Ambiente DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 46 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica 2.2 Energía Sustentable Protocolo de Medición Con el fin de dar cierto grado de validez estadística a los resultados, se hace necesario que por cada artefacto se realicen a lo menos 3 corridas de medición. El esquema de realización de los ensayos siguió la siguiente secuencia de etapas: 2.2.1 Montaje de la estufa a ensayar. 2.2.2 En el caso de los artefactos con estanque interior de combustible (en el cuerpo de la estufa), situar el artefacto completo sobre la balanza digital. En el caso de artefactos a gas licuado, situar el cilindro sobre la balanza. En el caso de artefactos eléctricos, la medición de consumo energético se realizará directamente a través de un medidor de amperaje y voltaje. 2.2.3 Instalar y regular la cámara web destinada a registrar en un computador la lectura de la balanza. 2.2.4 Verificar la correcta instalación de los sensores de temperatura en los distintos puntos interiores y exteriores de la cámara. 2.2.5 Verificar la correcta instalación de la sonda del analizador de gases. 2.2.6 Inicializar el sensor de humedad para que mida cada 10 segundos. 2.2.7 Cerrar la puerta de acceso de la cámara calefaccionada. 2.2.8 Encender el sistema de adquisición continua de datos OPTO 22. 2.2.9 Poner en funcionamiento los extractores de aire de la cámara calefaccionada. 2.2.10 Encender el aire acondicionado de la cámara refrigerada, fijándolo en 16°C. 2.2.11 Cerrar la puerta de la cámara refrigerada. 2.2.12 Esperar hasta que la temperatura en la cámara calefaccionada sea estable. 2.2.13 Comenzar la medición de concentración de contaminantes. 2.2.14 Comenzar el registro del consumo de combustible o electricidad, cada 150 segundos. 2.2.15 Ingresar a la cámara calefaccionada. 2.2.16 Encender el artefacto a ensayar en su máxima potencia o con la programación de control termostático en la temperatura máxima. 2.2.17 Comenzar la medición del tiempo. 2.2.18 Esperar que la cámara calefaccionada alcance una temperatura estable. Se entenderá como temperatura estable cuando el termopar ubicado en el globo negro mida temperaturas, cada 10 minutos, que no superen una DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 47 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica diferencia de 1 ºC durante una hora. funcionamiento al menos por una hora. Energía Sustentable Mantener esta condición de 2.2.19 Abrir el ventanal que comunica la cámara calefaccionada con la cámara refrigerada por 30 segundos y volver a cerrar. 2.2.20 Esperar que la cámara vuelva a alcanzar una temperatura estable. 2.2.21 Finalizar las mediciones. 2.2.22 El ensayo termina habiéndose logrado registrar toda la información necesaria para cumplir con los objetivos del estudio (temperatura máxima, estratificación de la cámara, humedad relativa en ella, consumo térmico en régimen y calentamiento, tiempos de calefacción) 2.2.23 Apagar los equipos. 2.2.24 Ventilar la cámara. 2.3 Equipos Utilizados Para la ejecución del estudio se utilizaron varios equipos. Para el caso de los contaminantes estudiados, CO, NO2 y SO2, se utilizó un analizador de gases Testo 350XL, cuyas especificaciones técnicas se pueden consultar en el Anexo 7. Además, y con el objetivo de asegurar el correcto funcionamiento del equipo, la calibración de éste resulta fundamental. El certificado de calibración se adjunta en el Anexo 8. El monitoreo de temperaturas se realiza con 14 termopares tipo K, conectados a un sistema de adquisición de datos OPTO 22. El registro de humedad relativa se realiza con sensores ibuttons con memoria interna, cuya información es recopilada en un computador portátil al término de cada ensayo. Para la inyección de aire frío hacia la cámara calefaccionada se utilizó un equipo de aire acondicionado marca Panasonic. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 48 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 3: Información Entregada por el Fabricante para cada Estufa Ensayada Tabla 4 Información entregada por el fabricante de cada artefacto. Potencia, consumo nominal, autonomía (capacidad de funcionamiento en tiempo, con el estanque de la estufa lleno) y país de procedencia. Estufa / Informa sobre: Energético Combustible Potencia Candente 15 Plus GLP SI SI Consumo Ficha Autonomía Procedencia nominal SEC Chile SI SI SI Toyotomi LC-S27 KEROSENE SI SI SI SI Japón SI SI Electron Saissons ELECTRICIDAD N/A SI NO N/A China Calma C1200 ELECTRICIDAD N/A SI NO N/A China SI SI Ursus Trotter N-11 ELECTRICIDAD N/A SI NO N/A China Recco ROEL-15A7T ELECTRICIDAD N/A SI NO N/A China SI SI Mademsa Foguita Vitro KEROSENE SI SI SI SI Chile Sindelen SunnyRed SR-6200 GLP SI SI SI SI Chile SI Ursus Trotter Rodante G-4300R GLP SI SI SI NO Chile SI SI Kerona WKH 23 KEROSENE SI SI SI SI Corea Bartolini KEROSENE SI SI SI SI China SI Chile SI Fensa Kerosene Cartridge KEROSENE SI NO SI SI Corona FH5005 KEROSENE SI SI SI SI Japón SI SI SI Paseco PS3300 KEROSENE SI SI SI SI Corea Termovent. De Longhi ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A China Fibra de Carbono Kendal ELECTRICIDAD N/A SI NO N/A China SI SI Toyotomi Omni 230 KEROSENE SI SI SI SI Japón Fensa FHK 950 ELECTRICIDAD SI SI SI SI Japón SI SI Magefesa Orion ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A China GMG PTC ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A China SI SI Sunnymet eterna 6500 KEROSENE SI SI SI SI Chile Corona SL-51 KEROSENE SI SI SI NO Japón SI SI Garrity Cuarzo ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A China IMT FC900 (fibra carbono) ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A China SI SI Kendal YC-20F ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A China IMT Design CE 2000-T ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A China SI China SI China SI Somela FH 6400 HiTech HEO-901D (oleoelectrica) ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A Valory Kmetal KEROSENE SI SI SI SI China SI KeroHeat KEROSENE SI SI SI SI Canadá SI Magefesa 1495 ELECTRICIDAD N/A SI N/A N/A china SI SI Einhell KGH 4200 GLP SI SI SI SI China Mademsa Vitale 5CP GLP SI SI SI SI Chile SI SI Valory Red II GLP SI SI SI NO China Eninsa Templa R1L GLP SI SI SI NO Chile SI SI NO NO Chimenea Verona Feuer II ETANOL SI NO SI DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 49 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Tabla 5 Observaciones especiales descritas por cada fabricante en los respectivos manuales de las estufas Estufa Observaciones destacadas que aparecen en el manual: Candente 15 Plus Debe dejarse puerta o ventana “entreabierta”. No dice cuándo funciona el analizador de atmósfera Toyotomi LC-S27 Electron Saissons Posee indicador de ventilación; apaga estufa automáticamente, indica clara referencia de área vivienda típica a calefaccionar. No existe un dispositivo láser asociado a la operación del equipo. - Calma C1200 - Ursus Trotter N-11 - Recco ROEL-15A7T No abrir puertas o ventanas “continuamente”. Mademsa Foguita Vitro Necesita habitación "bien ventilada" ya que se requieren "grandes volúmenes de oxígeno" Sindelen SunnyRed SR6200 Ursus Trotter Rodante G-4300R Kerona WKH 23 No operar en ambientes herméticos. Dejar puerta o ventana “entreabierta”. Bartolini Fensa Kerosene Cartridge Corona FH5005 Analizador de atmósfera apaga estufa al detectar 1,5% de CO2 ambiental. 'Prohíbe' uso en recintos "reducidos" En casas "típicas", la ventilación se proporciona a través de la infiltración. Habitaciones de menos de 5.7m3 requieren rendija de 1 pulgada. Advierte sobre la cantidad de veces que se debería ventilar. Avisa sobre 'óptima' ubicación de aparato en la habitación y características del combustible Explicita que control de temperatura se hace mediante ventilación Paseco PS3300 Aconseja volumen de habitación máximo. Observaciones de seguridad, altitud y tráfico. Ubicación adecuada en la habitación Puede ser usada como cocina. Una "casa típica" proporcionaría suficiente ventilación. Termovent. De Longhi Manual da solamente indicaciones de seguridad. Informa el tamaño mínimo de habitación Fibra de Carbono Kendal Toyotomi Omni 230 Información de seguridad, ventilación y calidad del combustible Fensa FHK 950 Informa área mínima de orificios en la pieza donde se utiliza; indicaciones estándar de seguridad. Magefesa Orion - GMG PTC - Sunnymet eterna 6500 Indica "ventilar" el ambiente Corona SL-51 Indica "ventilar". Regulación de llama imprecisa Garrity Cuarzo - IMT FC900 (fibra carbono) Kendal YC-20F Explicita uso de termostato Explicita uso de termostato IMT Design CE 2000-T - Somela FH 6400 Instrucciones de instalación en baños HiTech HEO-901D (oleoeléctrica) Valory Kmetal Explicita uso de termostato KeroHeat Magefesa 1495 Indica "ventilar". Regulación de llama poco precisa Indica "ventilar"; indica no regular potencia con tamaño de llama; informa tamaño preciso de la llama para adecuado funcionamiento - Einhell KGH 4200 Indica área de rendijas y ubicación adecuada ubicación en sala; CO2 máximo 1% Mademsa Vitale 5CP Indica "ventilar"; menciona sistemas de seguridad termoeléctrico y atmósfera (por O2) Valory Red II Indica área de rendijas en piso y techo; sensor apaga el equipo con 2% CO2 Eninsa Templa R1L Indica "ventilar" Chimenea Verona Feuer II No puede apagarse, ventilación imprecisa DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 50 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 4: Detalle de Código de Artefactos Ensayados Tabla 6 Código de Artefactos Ensayados Artefacto URSUS TROTTER N-11 RECCO OLEOELECTRICO ROEL 15A7T KENDAL YC-20F IMT DESIGN CE2000-T MAGEFESA 1495 CALMA C1200 KENDAL FIBRA DE CARBONO NSB-120K5 MAGEFESA ORION HITECH HEO-901D GARRITY CUARZO NSB-120Z IMT DESIGN FC900 ELECTRON SAISSONS GMG OHA PTC61 SOMELA FH6400 VERONA FEUER CANDENTE 15 PLUS URSUS TROTTER RODANTE G-4300R SINDELEN SUNNYRED SR6200 EINHELL KGH 4200 MADEMSA VITALE 5CP VALORY RED II ENINSA TEMPLA R1L MADEMSA FOGUITA VITRO FENSA KEROSENE CARTRIDGE PASECO PS 3300 SUNNYMET ETERNA 6500 VALORY KMETAL KERONA WKH-23 TOYOTOMI OMNI 230 CORONA SL-51 KEROHEAT TOYOTOMI LC-S27 BARTOLINI CORONA FH5005 FENSA FHK 950 Código Combustible ECO1 ECO2 ECO3 ECO4 ECO5 EFC1 EFC2 EH EO1 ER1 ER2 ET1 ET2 ET3 ETA GBF GC1 GCR1 GRC2 GRC3 GRC4 GRC5 KCA1 KCA2 KCA3 KCA4 KCA5 KTA1 KTA2 KTA3 KTA4 KVT1 KVT2 KVT3 KVT4 Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Eléctrica Etanol Gas Gas Gas Gas Gas Gas Gas Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene Kerosene DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 51 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 5: Resultados de Análisis de Combustibles DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 52 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable METROGAS S.A. EL REGIDOR 54 LAS CONDES SANTIAGO CHILE Tel: (56-2) 337 8348 ANALISIS COMPONENCIAL DE MUESTRAS GASEOSAS Solicitado por DICTUC Sr. Martín Keller Tippmann Jefe Unidad Servicios AES Metodología Empleadas Cromatografia Gaseosa ,estandar externo. Detector TCD y FID N°informe Ex/Dictuc/005/ 2009 Orden Servicio metrogas Orden de compra Fecha Informe 15-12-2009 Fecha Recepción muestra 14-12-2009 Muestra Proporcionada por Martin Keller Resultados: COMPOSICION % Oxygen O2 0,00 Carbon Dioxide CO2 0,00 Nitrogen N2 0,00 Methane CH4 0,01 Ethane C2H6 0,13 Ethylene C2H4 0,00 Propane C3H8 13,26 Propylene C3H6 0,00 i-Butane I-C4H10 41,03 n-Butane N-C4H10 44,57 t-2-Butene TRANS-C4H8 0,32 1-Butene N-C4H8 0,18 iso-Butene I-C4H8 0,00 c-2-Butene CIS-C4H8 0,00 i-Pentane I-C5H12 0,50 n-Pentane N-C5H12 0,00 C6+ C6 0,00 Carbon Monoxide CO 0,00 Hydrogen H2 0,00 TOTAL 100,0 P.C.S Kcal/M3N 29084 P.C.I Kcal/M3N 26831 I. de Wobbe Kcal/M3N Densidad 0°C 20863 1,9430 DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 53 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 54 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 6: Sensación Térmica Combinada Según ASHRAE Algunos estudios han revelado ciertas correlaciones entre el nivel de confort, temperatura, humedad, sexo y tiempo de exposición de un individuo al calor. Una de estas correlaciones se muestra en la Ecuación 1, que considera la sensación térmica combinada para hombres y mujeres de acuerdo a un tiempo de exposición de 2 horas. Y = 0,252t + 0,240 p − 6,859 Ecuación 1 Donde t será temperatura de bulbo seco (ºC) y p presión de vapor (kPa). La escala de sensación térmica está definida como sigue; Tabla 7. Escala de sensación térmica según el manual de la ASHRAE. Escala [Y] 3 2 1 0 -1 -2 -3 Sensación caluroso cálido levemente cálido neutro levemente fresco fresco frío Algunos indicadores de sensación térmica, fueron calculados de acuerdo a la Ecuación 1. Los resultados se muestran en la 8. Tabla 8. Cálculo de sensación térmica para las condiciones logradas por algunas estufas. Temperatura [ºC] Presión Saturación [mmHg] 55 118 50 92,51 45 71,88 40 55,32 35 30 25 Estufa Humedad Relativa [%] Presión Parcial Vapor [kPa] Y 11,5 1,80 7,43 15,63 1,92 6,20 - - - 34,147 2,51 3,82 42,18 Candente 15 Plus (gas) Sindelen Sunnyred SR6200 (gas) Mademsa Foguita Vitro (parafina) Kendal YC20F (eléctrica) 19,913 1,12 2,23 31,82 Corona FH5005 (parafina) 30,207 1,28 1,01 23,76 Calma C1200 (eléctrica) 28,57 0,90 -0,34 De acuerdo a estos resultados, estufas como la Candente 15 plus generarían condiciones extremadamente molestas para el usuario, sin embargo, no se puede extrapolar este comportamiento a otras condiciones de cámara ventilada, puesto que probablemente en una habitación más grande, la sensación térmica mejoraría. A futuro, sería interesante estudiar el comportamiento de cada artefacto calefaccionando diferentes tipos y tamaños de ambientes. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 55 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 7: Especificaciones Técnicas Analizador de Gases Testo 350XL Marca Modelo Certificado de calibración Calibración Parámetros O2 CO2 CO SO2 NO NO2 H2 Temperatura ambiente Temperatura de los humos TESTO 350XL DIN EN ISO 9001 Al día Unidad % ppm ºC 0 0 0 0 0 0 0 -5,0 -200,0 Rango a 25,0 a 50,0 a 10.000 a 500,0 a 3.000 a 500,0 a 500,0 a 45,0 a 800,0 Precisión ± 0,8 % ± 0,3 % ± 2 ppm ±5% ±5% ±5% Sensor NDIR con medidor de presión absoluta y compensación por presión y temperatura. Respecto del valor medido. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 56 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 8: Certificado de Calibración Analizador de Gases Testo 350XL DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 57 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 58 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 59 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 60 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 9: Consideraciones Generales DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 61 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable 1. El termoventilador marca DeLonghi no fue considerado en los resultados de este estudio puesto que no logró mantener una temperatura de régimen según lo establecido en el protocolo de mediciones. 2. Todas las estufas a gas licuado traen su regulador y al menos 3 de ellas presentaron reguladores defectuosos, es decir el 43% del total de artefactos a gas. 3. Este estudio comparó artefactos con diferentes potencias, siendo la más alta de 6,7 kW (kerosene). Es importante notar que las estufas eléctricas en general son de baja potencia (2 kW aproximadamente) puesto que existen limitaciones operacionales con respecto a las instalaciones eléctricas en los hogares, que impiden el funcionamiento de artefactos de mayor potencia. 4. Las estufas de fibra de carbono, en general, no presentan un comportamiento alejado del promedio de las estufas eléctricas. Están dentro del rango de potencia promedio de estufas eléctricas estudiadas, alcanzaron temperaturas en el globo negro y termopar desnudo levemente por debajo del promedio de los otros artefactos eléctricos y en términos de estratificación y tiempo para alcanzar el régimen no presentan características sobresalientes. En estudios futuros, habría que estudiar la vida útil del artefacto con respecto a otras estufas eléctricas, puesto que ésta podría ser una ventaja de las estufas de fibra de carbono. 5. Los registros de voltaje para la medición de estufas eléctricas indican que estos artefactos fueron ensayados bajo un voltaje promedio de 220,79 [V] con una desviación estándar de 1,57 [V] para este promedio. 6. Respecto a los sellos de fabricación presentes en los equipos ensayados, se observa lo siguiente: Prácticamente la totalidad de los artefactos cuentan con un sello con información básica de su fabricación, tal como fecha y procedencia. A excepción de la estufa Verona, que no lo incluye. Algunos artefactos tienen tal información a la vista o con fácil acceso. Sin embargo algunas estufas de gas y kerosene tienen la información en lugares de difícil acceso, esto es, ubicaciones donde hay que levantar el equipo o hay que desarmar parte de la estructura. Adicionalmente es común que la letra sea muy pequeña, dificultando aún más el acceso a la información. Otros artefactos cuentan con la información en autoadhesivos junto a advertencias de seguridad que son fácilmente removibles. Esto es común en los equipos de fabricación chilena. La cantidad y detalle de la información que los fabricantes han indicado es muy variable de un modelo a otro como para entregar una calificación general. Mientras algunos indican sólo la empresa y lugar de fabricación, DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 62 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable otros incluyen detalles como potencia, área de cobertura y advertencias de seguridad. Tales diferencias muestran que la información que se indica no responde a un patrón común. DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 63 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Anexo 10: Fotografías de las estufas ensayadas Figura 10.1: Fensa Kerosene Cartridge (KCA2) Figura 10.2: Toyotomi LC-S27 (KVT1) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 64 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.3: Corona SL-51 (KTA3) Figura 10.4: Valory Kmetal (KCA5) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 65 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.5: Bartolini (KVT2) Figura 10.6: Toyotomi Omni 230 (KTA2) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 66 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.7: Mademsa Foguita Vitro (KCA1) Figura 10.8: Corona FH5005 (KVT3) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 67 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.9: Kerona WKH-23 (KTA1) Figura 10.10: Fensa FHK 950 (KVT4) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 68 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.11: Sunnymet Eterna 6500 (KCA4) Figura 10.12: Keroheat (KTA4) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 69 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.13: Paseco PS 3300 (KCA3) Figura 10.14: Eninsa Templa R1L (GRC5) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 70 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.15: Candente 15 Plus (GBF) Figura 10.16: Ursus Trotter Rodante G-4300R (GC1) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 71 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.17: Einhell KGH 4200 (GRC2) Figura 10.18: Mademsa Vittale 5CP (GRC3) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 72 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.19: Valory Red II (GRC4) Figura 10.20: Sindelen Sunnyred SR6200 (GCR1) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 73 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.21: Calma C1200 (EFC1) Figura 10.22: Kendal Fibra de Carbono NSB-120K5 (EFC2) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 74 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.23 IMT Design CE2000-T (ECO4) Figura 10.24: Recco Oleoelectrico Roel 15A7T (ECO2) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 75 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.25: Hitech HEO-901D (EO1) Figura 10.26: Kendal YC-20F (ECO3) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 76 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.27: Ursus Trotter N-11 (ECO1) Figura 10.28: Magefesa 1495 (ECO5) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 77 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.29: Magefesa Orion (EH) Figura 10.30: Electron Saissons (ET1) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 78 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.31: Garrity Cuarzo NSB-120Z (ER1) Figura 10.32: Somela FH6400 (ET3) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 79 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.33: GMG Oha PTC61 (ET2) Figura 10.34: IMT Design FC900 (ER2) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 80 de 81 871426 Versión Digital del Informe Nº871426 División Ingeniería Mecánica y Metalúrgica Energía Sustentable Figura 10.35: Verona Feuer (ETA) DICTUC es una filial de la Pontificia Universidad Católica de Chile Vicuña Mackenna 4860, Macul, Santiago – Chile / Fono: (56-2) 354 4626 / Fax: (56-2) 354 7226 / www.dictuc.cl/aes Página 81 de 81
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