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Cómo Mantenerse Caliente en una Casa Fría

Wed, 11 Mar 2015 00:00:00 +0000

Ilustración de [Diego Marmolejo](https://www.behance.net/diegomarmolejo).

Combinar los viejos métodos de calentamiento con los modernos sistemas de calefacción radiante y conductiva puede disminuir el consumo de energía, mejorar la salud, e incrementar el confort térmico. Esto es especialmente cierto para edificios sin aislamiento, donde calentar el aire tiene claras desventajas. Las fuentes de calor localizado pueden ser aplicadas por sí solas, pero también pueden combinarse con los de calentamiento de aire. Sin embargo, esto podría implicar redefinir nuestros estándares de confort térmico.

La calefacción es una enorme fuente de consumo de combustibles fósiles en los climas fríos. En los Países Bajos, por ejemplo, ocupa de un 20 a un 25% del gasto total de energía primaria, a pesar de tener inviernos relativamente benignos. Esto implica que las fuentes de calentamiento engullen tanto combustible como el sector de transporte. ¹ Muchos concuerdan en que la solución para reducir el gran gasto energético de los sistemas de calefacción yace en mejorar las estrategias de aislamiento térmico.

Un edificio bien aislado puede disminuir el uso de energía de forma espectacular, al punto de no necesitar un sistema de calefacción: la energía producida por las personas, aparatos eléctricos y el Sol bastan para asegurar el confort térmico. Orientar un edificio (o toda la ciudad) hacia el Sol en otro elemento de diseño que puede convertir la calefacción en algo redundante. Para los edificios modernos, el diseño y la orientación son factores más importantes para su eficiencia energética que la elección del sistema de calefacción, si es que hiciera falta.

Sin embargo, cuando hablamos de edificios existentes las cosas lucen muy diferentes. Hay varios métodos para aislar edificaciones viejas, pero su efecto sobre el uso de la energía suele ser limitado al compararlo con lo que se puede lograr en una construcción nueva. Además, el aislar edificios existentes puede causar otros problemas, como la aparición de grietas, daños por heladas, moho y putrefacción. ¹ Y, claro está, no es fácil volver a orientar un edificio hacia el Sol.

Si nos concentramos en el aislamiento, la energía solar y la arquitectura sustentable, nos tomaría mucho tiempo solventar el problema de gran gasto de energía de los edificios. Basados en el número de nuevas edificaciones construidas anualmente en los Países Bajos, tomaría 88 años antes de lograr que los todos sus edificios satisfagan los estándares actuales. ¹ Y eso no incluye la energía necesaria para la demolición de los edificios antiguos y la erección de otros nuevos. ² Si nos vamos a tomar en serio la reducción de nuestra dependencia de los combustibles fósiles tendremos que conseguir soluciones asequibles para reducir el consumo energético de los edificios actuales a corto plazo

Calentamiento Localizado Como Una Alternativa al Aislamiento

Una de las soluciones discutidas previamente es la vestimenta. Aislar el cuerpo humano es más eficiente que aislar un edificio, y la ropa interior térmica es sumamente efectiva. En éste artículo discutiremos otra opción, que puede aplicarse por sí misma o en combinación con el vestido: el calentamiento localizado.

Al contrario del calentamiento de aire, el cual distribuye el calor por todo el espacio, los sistemas de calefacción radiante y conductiva actúan de modo localizado; pueden lograr que las personas se sientan cómodas sin tener que calentar toda la estancia. Los sistemas de calentamiento radiante transfieren energía mediante ondas electromagnéticas (de un modo similar a la energía que viene del Sol), las cuales se convierten en calor al ser absorbidas por la piel. Los sistemas de calentamiento conductivo logran calentar el cuerpo mediante el contacto físico directo.

Imagen térmica infrarroja mostrando las pérdidas de calor de un vivienda. [Fuente](http://developer.mbed.org/components/MLX90614-I2C-Infrared-Thermometer/).

Aunque los sistemas de calentamiento localizado pueden mejorar el confort térmico y la eficiencia energética en casi cualquier edificio, son especialmente ventajosos en edificaciones antiguas carentes de aislamiento. Esto se debe a que pueden proveer confort con el aire a menor temperatura, disminuyendo las pérdidas de calor y, por lo tanto, convirtiendo al aislamiento en un factor menos importante.

Si queremos que los edificios actuales ahorren energía de forma rápida y sustancial, los sistemas de calentamiento localizado merecen nuestra atención.

El aislamiento puede mejorar la eficiencia energética y el confort térmico de los sistemas de calentamiento radiante y conductivo, así que no se trata de ignorar los beneficios del aislamiento. Pero si queremos que muchos edificios actuales ahorren energía de forma rápida y sustancial, los sistemas de calentamiento localizado merecen nuestra atención. Cambiar el énfasis puesto en los sistemas de calentamiento de aire hacia los radiantes y conductivos, o combinarlos entre sí, puede aportar ahorros energéticos que son al menos tan importantes cono el aislar por completo al edificio.

Sistemas Híbridos: ¿Lo Mejor de Ambos Mundos?

En un reporte para “Historic Scotland” titulado “Mantener el Calor en una Casa Fría” (PDF en inglés), el investigador Michael Humphreys recomienda retomar los viejos métodos de calentamiento y combinarlos con sistemas actuales de calefacción en los edificios históricos de Escocia, los cuales representan casi un 20% del total de viviendas disponibles. Humphreys argumenta que éste método debe ser preferido antes que el instalar aislamiento, dado que éste último es más costoso y suele cambiar el carácter arquitectónico original. ³

Él propone un sistema híbrido en el cual un sistema de calentamiento de aire entrega una “temperatura de fondo” de unos 16ºC (61ºF), lo suficiente para realizar labores domésticas. Para actividades sedentarias como leer, estudiar o ver televisión, los sistemas de calentamiento localizado pueden crear microclimas de 21-23ºC (70-73ºF) mediante fuentes de calor radiante.

Un sistema híbrido ofrece ventajas interesantes. Como calentar el aire es muy poco eficiente –hay que calentar todo el volumen contenido en la estancia– se pueden lograr grandes ahorros de energía si el termostato se ajusta a una temperatura levemente menor. Al mismo tiempo, la temperatura de fondo creada por el sistema de calefacción mejora el confort térmico porque disminuye la diferencia de calor entre los puntos calientes locales y el resto del espacio (la “asimetría de la temperatura radiante”).

Una silla encapuchada puede proteger el cuerpo de las partes más frías de la habitación. “[Ahrend Kaigan Chair](http://www.designswelove.com/2011/03/22/ahrend-kaigan-chair-marijn-van-der-poll/)“, Marijn van der Pol

El aislamiento localizado, como el de una silla encapuchada o un biombo, puede proteger el cuerpo de las partes más frías de la habitación, mejorando el confort de un sitio sin aislamiento. Finalmente, en un sistema híbrido no hace falta que las fuentes de calor localizado sean calculadas para períodos excepcionalmente fríos, y el sistema de calefacción de aire puede ser de menor capacidad. ³

Ahorros de Energía

Por cada 1ºC (1.8ºF) que se baja el ajuste del termostato, se puede ahorrar 7-10% de la energía empleada para calentar. ⁴ Si la temperatura del espacio se hace descender desde 21 hasta 16ºC (70 a 61ºF), el ahorro de energía puede llegar s ser del 35-50%. Las fuentes de calor que producen microclimas cálidos también consumen energía, que naturalmente han de tomarse en cuenta.

Según Humphreys, el calentamiento localizado puede ahorrar 30-40% de la energía si se compara con un sistema que sólo caliente el aire, y eso tomando en cuenta el consumo de las fuentes de calor localizado. Para un viejo edificio escocés sin aislamiento, él calculó que una fuente radiante instalada verticalmente necesita 425 vatios por persona para lograr el microclima deseado con una temperatura de fondo de 16ºC (61ºF). ³

Al usar un aislamiento localizado –una silla encapuchada antigua– la energía necesaria se reduce a 340 vatios por persona, lo cual puede ser provisto por un panel radiante de sólo 60×60 cm. En sus experimentos, Humphreys utilizaba sistemas obsoletos de calor radiante de los años 1970, así que sus cifras podrían ser algo conservadoras. ³

El calentamiento localizado puede ahorrar 30-40% de energía si se compara con un sistema que sólo caliente el aire

Los sistemas de calentamiento conductivo pueden ser aún más eficientes. Según un estudio reciente, una silla de oficina con calefacción puede mantener cómodos al 92% de los sujetos (con ropa de un valor de aislamiento de 0.8 clo) a una temperatura operativa de 18ºC (64ºF), mientras que el 74% siguen sintiéndose cómodos incluso a 16ºC (61ºF). La silla sólo consume 16 vatios (unos 30-40 vatios de energía primaria si la electricidad es generada por combustibles fósiles), demostrando la efectividad de la transferencia del calor por conducción. ⁵

Los números conseguidos por Humphreys son análogos a los arrojados por las investigaciones sobre la comodidad en oficinas durante los meses veraniegos, los cuales mostraron que los ventiladores y otros dispositivos personales para refrescarse eran preferibles al aire acondicionado, además de consumir menos energía.

Poca Gente, Mucho Espacio Aunque los sistemas de calentamiento localizado tienen el potencial de ser más sustentables y ahorrar mucho dinero, tal efecto no está garantizado. Hay situaciones en las cuales el calentamiento localizado consumirá más energía que el calentar el aire. La cantidad exacta de energía empleada depende de muchos factores: el volumen de la habitación, la cantidad de personas que hay en ella, cuán frecuentemente es ocupada, el nivel de aislamiento del edificio, los requisitos de ventilación, la eficiencia del sistema de calentamiento de aire y la del sistema de calentamiento localizado.

Los factores más importantes son el volumen del espacio y la cantidad de personas que lo están ocupando. Obviamente, cuanto mayor sea el espacio y menor la ocupación, el calentamiento localizado será más atractivo que un sistema de calefacción de aire. Los sistemas de calentamiento localizado también son ventajosos en lugares con techos altos. El aire caliente se eleva, lo cual reduce la eficiencia de los calentadores de aire. No es coincidencia que las iglesias de los países nórdicos hayan sido calentadas durante siglos por enormes estufas de ladrillo.

Ilustración de [Diego Marmolejo](https://www.behance.net/diegomarmolejo).

Otro factor es la fuente que alimenta al sistema de calefacción localizado. Un calefactor radiante no está atado a una fuente de energía primaria. Por ejemplo, el agua caliente utilizada por un panel radiante hidrónico puede ser suministrada por un colector solar, un calentador eléctrico, una bomba de calor (geotérmica), o un calentador a gas, carbón o leña. Naturalmente, la elección de la fuente de energía primaria afectará la eficiencia energética del sistema de calefacción. El uso de paneles radiantes eléctricos puede ser visto con desconfianza, porque se suele creer que la calefacción eléctrica no es sustentable: quemar combustibles fósiles para producir electricidad y volverlo a convertir en calor tiene grandes pérdidas por la conversión de energía, lo cual podría evitarse usando directamente el calor del combustible para calentar la habitación.

Sin embargo, nada es tan simple como parece. Los paneles calentadores eléctricos pueden ahorrar energía aún si la electricidad es producida mediante combustibles fósiles, ya que les toma menos de cinco minutos producir su máximo nivel de calor, y así ser usado sólo cuando y donde sean necesarios. Los sistemas de calentamiento de aire, estufas de ladrillo, o las superficies de construcción termoactivas necesitan mucho más tiempo para calentar el espacio a una temperatura cómoda, así que deben trabajar durante casi todo el día (o ser sobredimensionados) para poder brindar confort térmico de un modo más expedito.

La cantidad de energía que puede ahorrarse depende de –entre otras cosas– el volumen interior de un espacio, la cantidad de personas que alberga, y cuán frecuentemente es utilizado dicho espacio.

¿Pueden las ventajas de los paneles eléctricos de calefacción superar sus desventajas? Eso depende principalmente de cuán frecuentemente es utilizado el espacio. Su eficiencia es un ventaja en habitaciones que no son utilizadas muy a menudo. Muchos sitios sólo son ocupados de manera intermitente, y éstos son los que se pueden beneficiar más de los paneles eléctricos de calor radiante. Por otra parte, si tales paneles se usan continuamente a lo largo del día, su capacidad de calentar con prontitud no brinda ninguna ventaja y pueden terminar usando más energía que un sistema de calentamiento de aire. ⁶

Abrir Las Ventanas

La calefacción localizada puede brindar un clima interior más saludable que un sistema de calentamiento de aire. La contaminación del aire dentro de los edificios es un problema creciente por dos razones importantes. En primer lugar, la gente pasa cada vez más tiempo a puertas cerradas: hasta el 90% de sus vidas en el hemisferio occidental. En segundo lugar, los materiales de construcción y los artículos del hogar cada vez son más contaminantes. Compuestos químicos perjudiciales pueden ser despedidos de los muebles, productos de limpieza y hasta de los materiales de la construcción del propio edificio; otros contaminantes pueden ser generados por actividades humanas (como cocinar o fumar), además de los que puedan venir del ambiente exterior. ⁷

La calefacción localizada puede combinarse mejor con la ventilación natural que con un sistema de calentamiento de aire. Cuando calentamos el aire de una habitación, almacenamos el calor en el mismo medio que provee la ventilación. Los métodos que mejoran la eficiencia del sistema de calentamiento de aire, como crear un edificio hermético, tienen un impacto negativo para la salud de sus ocupantes. Asimismo, las medidas que promueven un ambiente más saludable para los habitantes del edificio, como abrir las ventanas, atentan contra la eficiencia y el confort del sistema de calefacción.

Ilustración por [Diego Marmolejo](https://www.behance.net/diegomarmolejo).

Con la calefacción localizada, el aire ya no almacena el calor, pues el calor es transferido directamente a las personas. Toda fuente de calor conductiva o radiante también calienta el aire, así que algo de la energía se pierde al abrir las ventanas para admitir aire fresco. Sin embargo, dado que el calentamiento localizado puede brindar confort térmico con el aire a menor temperatura, sigue siendo provechoso dejar entrar algo de aire fresco. Es una alternativa a los costosos y complejos sistemas de ventilación forzada, que funcionan bien si son instalados, usados y mantenidos con rigor, pero si no es así pueden agravar el clima del interior.

La calefacción localizada también disminuye la circulación continua del aire que es habitual en los sistemas que lo calientan: el aire calentado sube, al rato se enfría y baja, y así sucesivamente. Ésta turbulencia causa una circulación de partículas de polvo que puede agravar las alergias o infecciones de las mucosas respiratorias. Si se logra reducir la temperatura el aire, tales efectos son minimizados. Asimismo, una temperatura interior más baja aminora la presencia de ácaros. ³⁷

Mejorando el Confort Térmico

La desventaja más obvia de la calefacción localizada es que las personas quedan limitadas a estar en un sector donde puedan sentirse cómodas. La gran ventaja de calentar el aire –aunque lo logre mediante un gran gasto de energía– es que su calor impregna todo el espacio interior, al menos en el plano horizontal; así que se puede lograr un buen confort sin importar el lugar. Sin embargo, el hecho de que la calefacción localizada nos mantenga confinados a un sitio específico no es tan inconveniente como podría parecer, y de hecho brinda un beneficio inesperado: un mayor confort, al menos en espacios compartidos.

La temperatura más cómoda según el estándar internacional es de 23.3ºC (74ºF) –con un factor de ropa aislante de 1 clo- se corresponde al de una persona sentada en reposo (nivel de actividad de 1 “met”). Usando la Herramienta de Confort Térmico del CBE (Centro del Ambiente Construido de la Universidad de Berkeley, California), vemos que incrementar la actividad física tiene un efecto notable sobre el confort. Si el metabolismo se incrementa desde 1 hasta 2.2 met (“sentado, con fuertes movimientos de las extremidades”) o bien 2.7 met (“limpieza del hogar”), la temperatura ideal llega hasta los 13ºC (55ºF) y 9ºC (48ºF), respectivamente. Incluso una actividad ligera de 1.1 met (“escribir con teclado”) permite bajar la temperatura desde los 23.3 hasta los 22.4ºC (74 a 72ºF).

Cada persona es distinta, usa diferente ropa, y realiza actividades variadas; mientras que al calentar el aire se crea un ambiente idéntico para todos.

En un espacio cuya atmósfera sea calentada a 23.3ºC, alguien que esté sentado viendo TV puede estar cómodo, quien esté escribiendo en la computadora podría estar un poco más cálida, pero quienes estén teniendo una conversación animada o limpiando el cuarto podrían estar sudando. En una habitación calentada con fuentes de calor radiante y conductivas , todos podrían encontrar un sitio donde se sientan cómodos mientras realizan sus respectivas actividades.

Aunque esto implique que habría que permanecer en cierto sitio para estar cómodos realizando ciertas actividades o descansando, aún en ambientes donde la temperatura del aire sea la misma es bastante común quedarse en un sólo lugar durante largos períodos de tiempo: el sofá, el escritorio o la mesa de la cocina. En toda habitación hay sitios en donde no permanecemos en reposo, así que no hace falta calentarlos tanto.

Un “kotatsu” moderno: una mesa típica de Japón con calefacción eléctrica en lugar del combustible tradicional. Fuente: [Rakuten](http://item.rakuten.co.jp/auc-gekiyasu/cc316d/).

La gente no sólo tiene diferentes actividades, sino diferentes ropas y personalidades. Haciendo tareas similares y usando ropas parecidas, varias personas pueden reportar sentirse cómodas en temperaturas que pueden variar hasta en 5ºC. ⁸⁹ En un lugar donde usen calentamiento de aire, todos están condenados a tolerar un único clima. Éste es un hecho tan conocido que los estándares internacionales de confort definen que la temperatura “perfecta” es aquella en donde no más del 80% de los ocupantes estarán cómodos. En otras palabras: aún con los sistemas más modernos de climatización, una de cada cinco personas se sentirá muy fría o muy caliente, y eso en el mejor de los casos. ³

En un espacio calentado por fuentes de calor localizado, quienes sean más activos o estén más abrigados pueden conseguir un lugar más fresco, mientras quienes estén en reposo, tengan ropas más ligeras o sean más sensibles al frío podrán hallar un sitio más calentito. Así, el 100% de los ocupantes podrá hallar un ambiente ideal. El control personal del ambiente puede organizarse de dos maneras: todos regulan su comodidad usando una fuente personal de calor radiante o conductiva, o cada uno busca un punto donde pueda sentirse cómodo dentro de una habitación calentada mediante un dispositivo central emisor de calor radiante. Ambos métodos pueden combinarse como se hacía antaño.

Estudios Sobre el Confort en Edificios de Oficinas

El rendimiento de los sistemas de calor conductivo y radiante, combinado con una temperatura de fondo menor provista por el calentador de aire, ha sido investigado ampliamente en ambientes de oficina. La mayor parte de tales estudios concluyen que los sistemas de calefacción personalizados pueden reducir el consumo de energía al mismo tiempo que mejoran la comodidad y el rendimiento laboral. ⁹¹⁰ En las oficinas, muchas personas comparten el mismo espacio durante largos períodos de tiempo, con un escaso control sobre la temperatura de su ambiente. Las investigaciones han demostrado que casi la mitad de los empleados están inconformes con la temperatura de su oficina. ¹¹

En las oficinas, los sistemas de calentamiento personal pueden reducir el consumo de energía al mismo tiempo que mejoran la comodidad y el rendimiento laboral.

Al suministrar fuentes de calor personal a cada empleado, cada quien puede ajustar su ambiente a una temperatura en la cual se sienta cómodo. Los sistemas estudiados suelen ser paneles radiantes eléctricos o hidrónicos, los cuales pueden instalarse en las paredes de los cubículos, colgados del techo justo sobre las personas, o anclados bajo los escritorios.

Éstos dispositivos pueden combinarse con elementos de calentamiento eléctrico insertadas en los muebles. Los que calientan las manos y los pies suelen funcionar mejor, porque son las partes del cuerpo más sensibles al frío. Dado que pueden producir calor con rapidez, pueden ser apagados automáticamente cuando el trabajador se retira del escritorio, activándolo sólo cuando se necesite.

Ilustración de [Diego Marmolejo](https://www.behance.net/diegomarmolejo).

Claro que para poder ser ventajosa, el consumo energético de las fuentes de calor personales debe ser menor al logrado al ajustar el termostato a una temperatura más baja. De otro modo, se mejoraría la comodidad de los empleados pero no habrían ahorros en los costos de energía. Esto puede ocurrir cuando el sistema de calentamiento de aire no tiene suficiente capacidad (en tal caso es de esperarse que se necesite más energía); pero también es posible que los ocupantes comiencen a usar ropas más ligeras debido al uso de fuentes de calor personales, lo cual podría incrementar el consumo de energía.

Confort Térmico Adaptable

Rescatar el viejo concepto de “calentar las personas, no el edificio” requiere una nueva definición del confort térmico. A pesar de todas sus ventajas, el uso de sistemas de calefacción localizada no es aceptable según los estándares internacionales de confort debido a que la temperatura promedio de la habitación no alcanza los valores mínimos recomendados. Como se discutió en un artículo anterior, ocurre lo mismo con el extremo opuesto: un espacio enfriado por sistemas de refrescamiento localizados (como los ventiladores) excede la temperatura máxima recomendada para mantener el confort durante el verano.

Según escribieron Humphreys y dos de sus colegas en “Adaptive Thermal Comfort: Principles and Practice” (Confort Térmico Adaptable: Principios y Prácticas) ⁴, los estándares de confort modernos no reconocen la libertad de moverse dentro de la habitación para buscar un sitio con una temperatura más cómoda, a pesar de las profundas consecuencias que podría tener desde el punto de vista del consumo energético necesario para mantener el confort térmico. Hemos sido condicionados por la idea de que el confort implica tener una temperatura estable a lo largo del espacio, pero ésa es una característica intrínseca de los sistemas de climatización modernos, no una condición para poder sentirse cómodo.

Tener una temperatura estable a lo largo del espacio, es una característica intrínseca de los sistemas de climatización modernos, no una condición para poder sentirse cómodo.

En realidad, siempre nos estamos adaptando a la temperatura del ambiente que nos rodea, no sólo al movernos entre zonas de diferente temperatura sino también al cambiar de ropa o por nuestras actividades, al abrir o cerrar ventanas o cortinas, consumir bebidas calientes o frías, cambiar de postura, etc. Los estudios de campo han demostrado que las personas pueden sentirse cómodas en rangos de temperatura mucho mayores a los prescritos por los estándares de confort si tienen cómo reaccionar ante las condiciones cambiantes. Éste modelo de “Confort Térmico Adaptable”, basado en el uso de prendas de vestir aislantes y fuentes de calentamiento/refrescamiento localizadas, se opone a los estándares establecidos de confort basados en investigaciones dentro de cámaras de control climático. ⁴

La cámaras climáticas son laboratorios especiales donde la temperatura, humedad, y velocidad del aire son controladas con precisión mientras se mide el grado de comodidad térmica de los sujetos. Todos los sujetos han de desarrollar las mismas actividades, usar los mismos vestidos, o sentarse en un lugar fijo. No pueden cambiarse de ropas, acercarse o alejarse de una fuente de calor o de enfriamiento, ni realizar alguna actividad que pueda afectar su grado de confort térmico. Tales estándares de confort –usados como guías por arquitectos e ingenieros– nos tratan como seres totalmente pasivos que viven encerrados en cámaras climáticas. Parece que ya nos lo creemos.

Stralingsverwarming: Gezonde Warmte met Minder Energie, Kris De Decker, 2015 ↩︎ ↩︎ ↩︎
Proof that the greenest building is the one already standing released in new report from Preservation Green Lab, Lloyd Alter, 2012. ↩︎
Keeping Warm in a Cooler House. Creating Comfort with Background Heating and Local Supplementary Warmth (PDF). Historical Scotland Technical Paper 14, Michael Humphreys, Historic Scotland, 2011 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Adaptive Thermal Comfort: Principles and Practice, Fergus Nicol, Michael Humphreys & Susan Roaf, 2012 ↩︎ ↩︎ ↩︎
Energy-efficient comfort with a heated/cooled chair, Center for the Built Environment, UC Berkeley, Wilmer Pasut, 2014 ↩︎
Beispielhafte Vergleichsmessung zwischen Infrarothstrahlungsheizung und Gasheizung im Altbaubereich, Peter Kosack, TU Kaiserslautern, 2009 ↩︎
Indoor Pollutants, Committee on Indoor Pollutants, National Research Council, 1981 ↩︎ ↩︎
Individual control at each workplace: the means and the potential benefits, David Wyon, in “Creating the productive workplace”, Derek Croome, 2000 ↩︎
Persoonlijke beïnvloeding als sleutel tot een A+ klimaat (PDF), Atze Boerstra, in TVVL Magazine, 04, 2010 ↩︎ ↩︎
Comfort, perceived air quality, and work performance in a low-power task-ambient conditioning system (PDF), Hui Zhang et al., Center for the Built Environment, 2008 ↩︎
Air quality and thermal comfort in office buildings: results of a large indoor environmental quality survey (PDF), in “Proceedings of healthy buildings 2006, Lisbon, Vol.III, 393-397 ↩︎

Sistemas de Calefacción Radiante y Conductiva

Wed, 11 Mar 2015 00:00:00 +0000

Foto: un panel radiante eléctrico o “radiador oscuro” montado en la pared. Fuente: [EasyTherm](http://www.easy-therm.com/en/welcome).

Muchos sistemas de calefacción modernos se basan en el calentamiento del aire. El viejo modo de calentarse se basaba en radiación y conducción, que tienen el potencial de tener mayor eficiencia energética que la convección.

Mientras la convección implica calentar cada centímetro cúbico del aire contenido en un espacio para mantener el confort de sus ocupantes, la radiación y la conducción pueden transferir el calor directamente a las personas independientemente del tamaño del edificio.

Sin embargo, retomar el viejo estilo de calefacción no tendría sentido si ignoramos la tecnología actual. Muchos de los sistemas de calefacción antiguos eran ineficientes, contaminantes, imprácticos y hasta peligrosos. Hoy en día disponemos de mejores opciones, que pueden combinarse de maneras interesantes.

Como vimos en el artículo anterior, es posible transferir el calor mediante la convección (calentando el aire), conducción (contacto físico directo) y radiación (energía electromagnética). La mayoría de los sistemas de calefacción actuales usan la convección, pero es importante tomar en cuenta que las fuentes de calor radiantes y conductivas también calientan el aire.

Esto es especialmente relevante para las fuentes de calor radiantes. No existe un calentador que emita un 100% de energía radiante. El Sol produce un 100% de radiación, pero está en el vacío. En La Tierra la superficie del calentador siempre está en contacto con el aire, el cual se calienta por conducción y se eleva. Por lo tanto, un dispositivo de calentamiento radiante se define como tal si la porción de calor radiante emitido es mayor al 50% del calor total emitido.

Estufas de Ladrillos o Calentadores de Mampostería

Hay un sistema de calefacción antiguo que aún es muy recomendable: la estufa de ladrillos o calentador de mampostería. De hecho, no existe un dispositivo moderno que pueda igualar la comodidad o la eficiencia de una estufa de ladrillos con un asiento de banco integrado o una plataforma para dormir: es una instalación que combina la transferencia de calor por conducción y por radiación. Una estufa de ladrillos proporciona un sitio único y acogedor de un confort que los sistemas modernos de calefacción ya no pueden ofrecer.

Una estufa de ladrillos o calentador de mampostería también es el modo más eficiente y menos contaminante de calentarse usando madera. Lo consigue mediante una gran masa térmica que permite la combustión de la madera a temperaturas muy altas sin sobrecalentar la habitación. Debido a esta combustión tan eficiente (cercana al 100%), y la gran eficiencia de calentamiento (hasta 90%), las estufas de ladrillo usan mucho menos leña y contaminan menos que una estufa común o una chimenea. ¹²³

Una estufa de ladrillos moderna, hecha por un artesano. Fuente: [De Meiboom](http://www.demeiboom.eu/).

Por si fuera poco, sólo hay que encenderlas una o dos veces por día para que sigan irradiando calor por 12 ó 24 horas, reduciendo grandemente el trabajo necesario para calentar un edificio usando la madera. Por contraste, una típica estufa para madera o una chimenea exige una atención constante. Para finalizar, un incendio es casi imposible dado que casi todo el calor es absorbido por la estructura de mampostería.

Las estufas de ladrillo actuales no son comparables con las de antaño. En el siglo dieciocho se hicieron grandes avances que dieron como resultado un dispositivo de calentamiento más eficiente –el “kakelugn” de Suecia. El diseño fue mejorado en alrededor de 1970 por los finlandeses, y su tecnología sigue evolucionando. Hoy en día, los calefactores de mampostería pueden ser construidos por artesanos o ensamblados usando partes prefabricadas. Ésta última opción es mucho más económica pero implica cierta limitación a los tamaños y formas disponibles. Cuando se contrata a un artesano, cualquier forma es posible.

Las Desventajas de las Estufas de Ladrillo

La superioridad en confort y eficiencia de la estufa de ladrillo no es para todos. Primero que nada, son por mucho el sistema de calefacción más grande y pesado de todos. Así que es necesario disponer de mucho espacio y de un piso muy resistente. Como es lógico, también necesitan una chimenea. Adicionalmente, aunque las estufas de ladrillo modulares pueden ser movidas, las artesanales permanecen por siempre en la casa donde fueron construidas, así que no son atractivas para los inquilinos.

Otra desventaja de las estufas de ladrillo es que no se calientan deprisa: la gran masa térmica de la estructura retarda la transferencia de calor hacia la habitación. Esto no es un gran problema en habitaciones que suelen estar ocupadas ya que basta con encender la estufa una o dos veces al día según el clima. Sin embargo, si no hay quien pueda hacerlo, la gente llegará a una casa fría donde el calefactor no comenzará a funcionar a plena capacidad hasta después de varias horas. Nuestro ajetreado estilo de vida actual nos hace percibir esto como un problema más grande de lo que habríamos considerado hace 150 años.

La gran masa térmica de una estufa de ladrillo la hace más adecuadas para habitaciones que estén ocupadas frecuentemente y para climas habitualmente fríos

Debido a su lentitud de respuesta, una estufa de ladrillo o calentador de mampostería es más adecuada para utilizarse en sitios persistentemente fríos que en otros con rápidas fluctuaciones climáticas. Si incineraste demasiada madera en la mañana, no habrá manera de disminuir la producción de calor en la tarde si, por ejemplo, aparece el sol inesperadamente y comienza a calentar toda la casa.

Una estufa de ladrillos hecha por un artesano. Fuente: [Lehm und Feuer](http://l.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fwww.lehmundfeuer.de%2F&h=IAQFq_EnC&s=1).

Asimismo, si no quemaste suficiente madera no será posible elevar la producción de calor en el caso que la temperatura del exterior baje repentinamente. Siempre tendrás que esperar hasta el siguiente ciclo para ajustar la entrega de calor de la estufa, lo que implica tener que adivinar cómo será el clima en las próximas 12 ó 24 horas.

Finalmente, al igual que cualquier otra fuente de calor radiante, una estufa de ladrillo sólo puede calentar la habitación en la cual está instalada. Para remediar tal limitación habría que construir estufas de ladrillos en cada cuarto, o hacer grandes estufas de ladrillo que abarquen varias habitaciones y paredes para poder calentar toda la edificación. Semejantes instalaciones implicarían una enorme inversión de tiempo y dinero para construir un edificio sumamente macizo y resistente para poder albergar éstas grandes y pesadas estufas. Las estufas de ladrillo, por lo tanto, se adaptan mejor a estancias grandes que a construcciones con varios espacios pequeños.

Estufas Cohete

Muchas de las características de las estufas de ladrillo también se aplican a su prima de baja tecnología, la estufa cohete. La estufa cohete apareció recién en la década de 1980 como resultado de la investigación para desarrollar estufas para cocinas más eficientes. Funciona más por conducción que por radiación ya que usa el área de trabajo que lo rodea –el mesón– para guiar los gases calientes del escape hacia la chimenea. El calentador en sí mismo—usualmente es un barril de meta—suele ser pequeño. La mayor parte del calor es almacenada en la masa térmica de la mampostería circundante, desde la cual es disipada poco a poco.

Imagen: Estufa cohete de Kruno Ladišić. Fuente: [I fucking love rocket stoves](https://www.facebook.com/RocketStoveScience).

Imagen: Construcción de una estufa cohete. Foto: [The Year of Mud](http://www.theyearofmud.com/2009/04/27/building-a-rocket-stove-part-2-cob-bed-and-bench/).

Las estufas cohete tienen varias ventajas importantes sobre las de ladrillo. Son más ligeras de peso y más compactas, además de ser más baratas y fáciles de construir. Por otra parte, son menos eficientes, deben ser encendidas con regularidad, requieren más mantenimiento y son igual de lentas. Por eso son más adecuadas para calentar espacios usados frecuentemente en climas consistentemente fríos. Además, las estufas cohete requieren maderos largos y sin curvas.

A pesar de tales defectos, una estufa cohete sigue siendo una opción mucho más eficiente y cómoda que una estufa común. Si las condiciones son las correctas y no se puede pagar una costosa estufa de ladrillo, construirse una estufa cohete por sí mismo es una alternativa viable. Sin embargo, es bueno recordar una advertencia de su inventor, Ianto Evans: “Éstas estufas no han sido utilizadas por tanto tiempo como para determinar su riesgo de incendios, así que es mejor inspeccionar regularmente la chimenea.” ⁴

Superficies de Construcción Termoactivas

Con la llegada del servicio público de agua corriente en el siglo XIX, apareció un nuevo sistema de calefacción radiante: habitaciones calentadas mediante un conjunto de tuberías con agua caliente escondidas justo por debajo de la superficie. Aunque tales sistemas suelen ser llamados “Pisos Radiantes” o “Pisos Calefactados”, nosotros preferimos el término “Superficies de Construcción Termoactivas”, dado que es posible instalarlas en techos y paredes para calentar o refrescar el espacio que contienen mediante la circulación de agua caliente o fría según convenga. ⁵

Por supuesto, calentar las superficies de una construcción es algo que se hizo mucho antes del siglo XIX. Los Romanos calentaban sus balnearios y sus villas con hipocaustos, sistemas de calefacción central que distribuían el calor de una fogata subterránea mediante ventilas bajo el piso y a veces hasta detrás de las paredes. Sin embargo, debido a su gran densidad energética, el agua transmite mejor el calor que el humo. Las tuberías de agua pueden ser mucho más pequeñas que las ventilas de aire y disminuyen el riesgo de incendios. Hoy en día se utilizan tuberías de cobre o de polietileno (“PEX”) para distribuir agua fría o caliente.

Al contrario que las estufas de ladrillo, las superficies de construcción termoactivas distribuyen el calor uniformemente por todo el espacio.

Como las estufas de ladrillo las superficies de construcción termoactivas tienen una gran masa térmica, lo que implica que no pueden liberar su calor rápidamente. Por eso es más adecuado usarlas para espacios de uso frecuente en climas con bajas temperaturas constantes. Sin embargo, al contrario de las estufas de ladrillo, su calor es distribuido uniformemente por todo el espacio, lo que implica que no es adecuado para una calefacción localizada. Con una superficie de construcción termoactiva toda la habitación estará a una temperatura confortable, sin importar cuántas personas estén presentes o cuánto espacio estén ocupando.

Piso radiante en construcción. Fuente: [Wikipedia Commons](http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Underfloor_heating#mediaviewer/File:Topheating-podlahove-topeni-kurenie-vytapeni-teplovodni-teplovodne_%28131%29.jpg).

La principal ventaja de las superficies de construcción termoactivas es que eliminan la asimetría de la temperatura radiante: no existen grandes diferencias de temperatura en toda la extensión del espacio. No hace falta aislamiento localizado (sillas encapuchadas, biombos—véase el artículo anterior) para proveer algo de comodidad térmica. Una desventaja es que al compararlas con los sistemas de calentamiento de aire el ahorro energético es ínfimo, a menos que el agua sea calentada por un colector solar o una bomba de calor.

Debido a la gran superficie que ha de calentarse, la temperatura del agua puede ser relativamente baja, usualmente menor a 30ºC (86ºF). Las bombas de calor y los colectores solares son muy eficientes para entregar éstas temperaturas. El agua necesaria para calentar la superficie de una edificación también puede calentarse mediante una estufa de ladrillo con la capacidad calorífica adecuada, lo cual es otra forma de distribuir el calor de una estufa a través del edificio.

Curiosamente, las superficies de construcción termoactivas en realidad no nos calientan por radiación. Dado que la temperatura de la superficie es menor a la de nuestra piel, de hecho somos nosotros quienes irradiamos calor hacia las superficies del edificio. Sin embargo, las superficies calentadas reducen la pérdida de calor corporal, ofreciendo comodidad térmica de otra manera. También generan mucha convección (especialmente si es un piso con calefacción), y el contacto con éstos pisos y paredes nos calientan mediante conducción.

Fachada oeste del Centro Terrence Donnelly para la Investigación Celular y Biomolecular Research en Toronto, Canadá. Éste es un edificio calentado y refrescado mediante superficies termoactivas. Foto: [Universidad de Toronto](http://tdccbr.med.utoronto.ca/).

La principal desventaja e las superficies de construcción termoactivas es que requieren una renovación radical del edificio, ya que el piso, la pared o el techo ha de ser derribado y reconstruido. Además, es necesario instalar aislamiento para las paredes externas para evitar las pérdidas de calor al ambiente.

Las superficies termoactivas parecen ser una solución más adecuada para edificios nuevos, al menos en las áreas que serán más utilizadas y sobre todo en climas que han de ser refrescados durante los meses veraniegos. Sin Embargo, si queremos reducir el consumo energético en los edificios actuales y en espacios ocupados ocasionalmente, debemos buscar otras opciones.

Paneles Calentadores Infrarrojos

Los sistemas de calefacción radiante más recientes son los paneles infrarrojos, que pueden funcionar eléctricamente o con agua caliente. Pueden ser útiles como alternativa o complemento de una estufa de ladrillo o una superficie de construcción termoactiva. Los paneles de calentamiento radiante hidrónicos (los que funcionan con agua) aparecieron hace unos 50 años, mientras que los eléctricos llegaron al mercado a finales de los años 1990. Ambos han evolucionado bastante en los últimos años. ⁶⁷

Los paneles calentadores radiantes tienen muy poca masa térmica, por lo cual producen calor muy rápidamente.

Como las estufas de ladrillos, los paneles radiantes calientan su vecindad, creando un microclima cálido aún dentro de un espacio frío. Sin embargo, dado que los paneles de calefacción infrarroja tienen una superficie de metal muy fina con muy poca masa térmica, pueden producir calor muy rápidamente. Esto los convierte en opciones muy atractivas para lugares menos frecuentados y en climas cambiantes donde las estufas o las superficies de construcción termoactivas no son tan ventajosas. Como los paneles de calefacción radiante pueden proveer calor con prontitud, son ideales para habitaciones que sólo deban calentarse cuando alguien entra en ella.

Paneles de calentamiento eléctricos infrarrojos de onda larga. Fuente: [EasyTherm](http://www.easy-therm.com/en/welcome).

Los paneles calentadores radiantes tienen varias ventajas sobre los sistemas antiguos. Por ejemplo, son tan ligeros y compactos como una estufa de ladrillo es grande y pesada, y al contrario que las superficies de construcción termoactivas, son de fácil instalación en cualquier edificios existente. Los paneles radiantes pueden fijarse en las paredes o en el techo, pueden colgarse de un modo similar a una lámpara o empotrarse en un cielo raso.

Su facilidad de instalación los hace prácticos de usar en sitios con múltiples habitaciones, y los hace atractivos para los inquilinos que pueden llevarse su sistema de calefacción al momento de mudarse a otro domicilio. Su gran desventaja es que la superficie calentadora de un panel radiante no puede ser tocada ya que causaría quemaduras inmediatamente. Por lo tanto, no se pueden usar para transferir calor por conducción.

¿Hidrónico o Eléctrico?

En los paneles hidrónicos, el agua caliente fluye a través de tubos plásticos o de cobre adosados a una placa de metal, la cual irradia el calor hacia el ambiente. Los paneles eléctricos lucen similares, pero el calor es producido mediante resistencias eléctricas. Al igual que las superficies de construcción termoactivas, los paneles radiantes hidrónicos pueden refrescar una habitación, algo imposible para los paneles eléctricos. Por otra parte, los paneles eléctricos son más fáciles de instalar y su acción es más rápida—toma menos de 5 minutos para que un panel eléctrico irradie calor a plena potencia. ⁶

Los paneles de calefacción radiante no deben confundirse con los llamados “radiadores” comunes en muchos edificios europeos. Aunque ambos son sistemas hidrónicos de calefacción, el diseño de éstos intenta producir la mayor cantidad de convección posible (deberían llamarse “convectores”). Las superficies radiantes de metal de los “radiadores” están enfrentadas entre sí, de modo que la mayor parte del calor no es irradiada hacia las personas de la habitación sino que calienta el aire contenido entre ellas, el cual se eleva y calienta el resto de la habitación mediante la convección.

Paneles radiantes de calentamiento y enfriamiento hidrónicos orientados hacia los espectadores es un salón para deportes. Fuente: [Zehnder ZBN](http://www.buildingservicesindex.co.uk/entry/34230 Zehnder/Zehnder-ZBN-radiant-ceiling-panels/#description-block).

Otra diferencia es que los “radiadores” trabajan con temperaturas superficiales más bajas que los paneles infrarrojos. Una consecuencia de esto es que la porción de calor radiante dentro del total de calor transferido es de sólo 20-30%. Esto también se aplica a los “radiadores” eléctricos. ⁸

Respecto a los paneles eléctricos de calor radiante, es importante destacar que hablamos de dispositivos eléctricos de calentamiento infrarrojo de onda larga (baja frecuencia). No deben confundirse con los viejos—y más conocidos—calentadores eléctricos infrarrojos de onda corta (alta frecuencia), que producen una luz roja cuando están funcionando. Los calentadores infrarrojos de onda larga no producen luz visible (suelen llamarlos “radiadores oscuros”) y trabajan con temperaturas superficiales mucho menores. Ambas tecnologías tienen efectos diferentes sobre la salud de las personas, las cuales discutiremos al final de éste artículo.

Los calentadores eléctricos infrarrojos de onda larga no deben ser confundidos con los viejos y conocidos calentadores eléctricos infrarrojos de onda corta, los cuales producen una luz roja cuando están funcionando.

Los paneles de calefacción infrarroja son el aliado perfecto de un sistema de calefacción radiante de mayor masa. Por ejemplo, un panel de calefacción infrarroja puede calentar una habitación (o una parte de ella) rápidamente mientras la estufa aún no llega a su temperatura óptima, lo cual soluciona el problema de la ocupación en horarios irregulares. Asimismo, la combinación de una fuente de calor radiante “lenta” con una “rápida” ofrece más flexibilidad al momento de lidiar con climas cambiantes. Diferentes fuentes de calor radiante pueden complementarse en diferentes habitaciones del mismo edificio. Por ejemplo, se puede construir una estufa de ladrillos en el salón principal e instalar paneles de calefacción radiante en los baños y otras habitaciones menos concurridas.

Paneles de calefacción y enfriamiento radiante hidrónicos. Fuente: [Zehnder ZBN](http://www.buildingservicesindex.co.uk/entry/34230/Zehnder/Zehnder-ZBN-radiant-ceiling-panels/#description-block).

Sin embargo, es importante recordar que los paneles de calefacción radiante pierden algo de ventaja al compararse con sistemas radiantes de gran masa cuando se utilizan de forma continuada en sitios ocupados con frecuencia. Esto se aplica en especial para los paneles radiantes eléctricos, que tienen grandes pérdidas por la conversión de energía en las plantas generadoras de electricidad. Los paneles eléctricos de calefacción radiante también podrían perder su ventaja energética respecto a los sistemas de calentamiento de aire si se usan para calentar todo el espacio en lugar de crear un microclima (véase el próximo artículo).

Sistemas Híbridos de Calefacción

Algunas tecnologías de calentamiento radiantes difuminan las líneas entre los sistemas ya discutidos. Por ejemplo, algunos paneles de calefacción eléctricos o hidrónicos tienen una gran masa térmica de piedra natural, lo cual los convierte en una especie de calentador de mampostería eléctrico o hidrónico. La gran masa térmica disminuye la temperatura de la superficie, posibilitando la trasferencia de calor por conducción al apoyar el cuerpo contra ellos.

Un radiador hidrónico de piedra. Fuente: [The-Radiators](http://the-radiators.com/stone-radiators).

Por lo contrario, algunos sistemas de calefacción eléctricos e hidrónicos crean superficies de construcción termoactivas al usar mantas (eléctricas) o paneles prefabricados interconectados (con tuberías de agua) que pueden instalarse en los pisos o paredes de una habitación. Éstos sistemas pueden activarse tan rápidamente cono los paneles radiantes pero distribuyen su calor a través de todo el espacio en lugar de hacerlo en un solo sitio. Además, son más fáciles de instalar que los sistemas de gran masa térmica.

Paneles de calefacción radiante modulares que puede interconectarse para construir una superficie de construcción termoactivaPaneles de calefacción radiante modulares que puede interconectarse para construir una superficie de construcción termoactiva. Fuente: [Ray Magic](http://www.2hsc.com/messana/WhatIsRayMagic.html).

¿Calor Radiante Vertical u Horizontal?

Como se mencionó al principio del artículo, toda fuente radiante también calienta el aire. Sin embargo, la porción correspondiente a la radiación dentro del total de calor transferido puede variar entre 50 y 95%, debido principalmente a la orientación de la superficie de calentamiento radiante. Las superficies calefactoras radiantes orientadas hacia abajo alcanzan el mayor grado de radiación (hasta 95%), mientras que las orientadas lateralmente logran una transferencia de calor radiante cercana al 60-70%. Las superficies calefactoras orientadas hacia arriba no logran transferir más del 50-60% de calor mediante la radiación. ⁶⁹

La gran influencia de la orientación tiene todo que ver con el movimiento ascendente del aire caliente. Como la convección descendiente no existe—el aire cálido siempre se eleva—una fuente de calor radiante orientada hacia abajo casi no calienta el aire. Por eso las superficies de calefacción radiante instaladas el techo son las más eficientes: para conseguir una cantidad de radiación similar a la otorgada por un panel de 250 watts, un panel orientado lateralmente tendría que producir 325 watts y uno orientado hacia arriba 350 watts. ⁶

Mientras un panel montado en el techo maximiza la producción de calor radiante, un panel instalado verticalmente maximiza la recepción del calor radiante.

Sin embargo, la gran porción de calor radiante producida por los paneles calentadores orientados hacia abajo no significa que lo más apropiado sea instalarlos en el techo. Los humanos suelen estar en posición vertical mientras están despiertos, ya sea de pie o sentados. Aunque es cierto que un panel montado en el techo maximiza la producción de calor radiante, un panel instalado verticalmente maximiza la recepción del calor radiante. ¹⁰

Imagen: siluetas de un sujeto en varias posturas ilustrando las areas iluminadas por low rayos del sol angulos altitud acimuSiluetas de un sujeto en varias posturas ilustrando las áreas iluminadas por los rayos del Sol según los ángulos de altitud y acimut mostrados. Fuente: \"[*Human Thermal Environments: The Effects of Hot, Moderate, and Cold Environments on Human Health, Comfort, and Performance*, Third Edition](http://www.amazon.com/dp/146659599X/?lowtemagaz-20) (*“Ambientes Térmicos Humanos: Los Efectos de Ambientes Cálidos, Moderados, y Fríos en la Salud, Confort y Rendimiento Humanos*, Tercera Edición”), Ken Parsons, 2014.

Cuando la superficie calefactora está en posición vertical, una mayor parte del cuerpo será irradiada—véase la ilustración superior. Si la superficie del calentador está orientada hacia arriba o hacia abajo, la mayor parte del calor radiante “pasa de largo”, por lo que el calentamiento directo es muy limitado. Un panel montado en el techo sólo maximiza la recepción de calor radiante cuando estamos acostados—pero usualmente estamos dormidos y abrigados por cobijas.

Otra razón para optar por un calentador radiante orientado verticalmente es la asimetría de la temperatura radiante. En el artículo anterior vimos cómo el cuerpo humano puede experimentar grandes diferencias de temperatura cuando es calentado por una fuente de calor radiante local. Alguien sentado frente al fuego recibirá suficiente calor radiante de un lado de su cuerpo, mientras el otro lado pierde calor por el aire frío y las superficies del lado opuesto de la habitación. Sin embargo, la sensibilidad a la asimetría de temperatura radiante está muy influenciada por la orientación de la fuente de calor.

Imagen: asimetria de temperatura radiante

Los humanos son menos sensibles a la asimetría de la temperatura radiante causada por una fuente vertical como una estufa de ladrillo o un panel de calefacción infrarroja instalada verticalmente. La diferencia de temperatura radiante puede alcanzar los 35ºC (63ºF) antes de que 1 de cada 10 personas manifieste incomodidad. Sin embargo, en el caso de una fuente radiante orientada hacia abajo, bastan diferencias de sólo 4-7º C (7-13ºF) para que la gente lo note. Cuando la diferencia de temperatura llega a los 15ºC (27ºF), 50% de los sujetos reportan sentirse incómodos. Esto se debe a que la cabeza es la parte del cuerpo más sensible al calor. ¹⁰¹¹¹²

La sensibilidad a una superficie caliente ubicada sobre nuestras cabezas no es un problema cuando todo el techo se convierte en una fuente de calentamiento radiante, como ocurre con un techo termoactivo. Gracias a la gran superficie de calentamiento, la temperatura radiante de tal sistema puede ser muy baja, usualmente menor a la temperatura corporal. Sin embargo, las temperaturas mayores obtenidas por los sistemas eléctricas o hidrónicas pueden hacer que la asimetría térmica pueda ser problemática para algunas personas.

¿Son Seguros Los Sistemas de Calefacción Radiante?

Hay una gran diferencia entre la radiación proveniente del Sol y la generada por los sistemas de calefacción radiante mencionados aquí. El Sol es mucho más caliente, y es la temperatura de un objeto la que determina cuáles son las longitudes de onda preponderantes. Cuanto mayor es la temperatura, mayor la cantidad de radiación de onda corta. Como la superficie del Sol tiene una temperatura sumamente alta, la radiación solar tiene grandes cantidades de perniciosas ondas ultravioleta e infrarroja de corta longitud de onda; por lo cual siempre se aconseja no exponerse demasiado tiempo a la luz del Sol. ¹⁰

La radiación infrarroja de onda larga es inocua y no atraviesa la piel. Sin embargo, el uso excesivo de calefactores infrarrojos de onda corta o de sistemas de calefacción por conducción puede causar una condición de la piel llamada Erythema ab igne (Eritema por fuego).

Sin embargo, si la temperatura superficial permanece por debajo de 100ºC (212ºF), como sucede con todos los sistemas de calefacción radiante que hemos mencionado, la transferencia de calor es mayormente gracias a la radiación de infrarrojos de onda larga. La radiación infrarroja de onda larga es inocua y no atraviesa la piel, lo cual es bueno dado que nuestros cuerpos siempre están intercambiando radiación infrarroja de onda larga con los objetos que nos rodean. ¹³¹⁴

Sin embargo, las fogatas, estufas de leña, y calefactores radiantes de onda corta son otra cosa. Aunque sus temperaturas superficiales son mucho más bajas que las del Sol, son más elevadas que las de las estufas de ladrillo, paneles infrarrojos o superficies de construcción termoactivas. Esto significa que emiten radiación de onda corta, lo cual puede tener consecuencias sobre la salud. ¹³¹⁴

Una mujer de 22 años de edad con Síndrome de Piel Tostada, causada por una fuente de calor radiante de onda corta. Fuente: [*Diseases of the Skin*](http://www.worldcat.org/title/diseases-of-the-skin/oclc/893738802) (*Enfermedades de la Piel*), James H. Sequeira, 1915.

Eritema por fuego, llamada también “queratosis térmica” o “síndrome de piel tostada”, es una condición de la piel causada por la exposición repetida y prolongada a una fuente de calor, lo cual causa marcas en la piel. Es una dermatitis dérmica benigna y las marcas suelen desaparecer unos meses después de suspender la exposición al calor. Sin embargo, de no interrumpir la exposición al calor, las marcas pueden hacerse permanentes. En raras ocasiones tales casos pueden desarrollar cáncer de piel muchos años después. El problema es principalmente estético, pero el efecto puede ser espectacular—podrías llegar a pensar que se trata de un tatuaje.

La condición fue descrita a principios del siglo XX, pero debe haber existido anteriormente. En un folleto médico de 1920 se explica como “un raro padecimiento de la superficie anterior de las piernas que causa una pigmentación permanente y aparece en personas ancianas, débiles o alcohólicos expuestos a calor intenso (bomberos, carboneros)”. ¹⁵ Los estudios más recientes dicen que tal condición era “bastante frecuente en los ancianos que se sentaban cerca de fogatas o estufas de leña”. La condición solía presentarse en las piernas y muslos porque las personas se calentaban justo al frente de la estufa. ¹⁶¹⁷¹⁸¹⁹²⁰

¿Son Seguros los Sistemas de Calefacción Conductivos?

Hoy en día, el Eritema por fuego causado por una fuente de calor radiante puede aparecer en panaderos y cocineros (en los brazos) y en joyeros, herreros y sopladores de vidrio (en el rostro) como una enfermedad profesional. También se ha observado en las piernas de las mujeres que deben cocinar a diario sentadas en el piso frente a una llama abierta. Aún se registran casos causados por sentarse muy cerca de alguna fuente de calor radiante de onda corta, aunque hoy en día se trate de calentadores eléctricos de onda corta en lugar de fogatas o estufas de madera. No existen reportes de Eritema por fuego causados por fuentes de calor radiante de onda larga.

Sin embargo, las fuentes de calor por conducción actuales parecen presentar un riesgo. Los elementos calentadores eléctricos e hidrónicos con bajas temperaturas superficiales pueden ser insertados en escritorios, mesas, sillas o bancos, o pueden ser usados como cojines para calentarse. Si no puedes pagar un piso radiante, puedes optar por una alfombra calentada por agua, por ejemplo. Algunos de éstos dispositivos cruzan el límite entre los muebles y el vestido, como las Pulseras calefactoras u abrigos calentados eléctricamente. Ya existen reportes de Eritema por fuego debido al uso de calentadores en cojines, asientos de automóviles, abrigos, botellas de agua caliente y hasta duchas calientes y laptops.

Todos los casos reportados se deben al uso frecuente de una fuente de calor. Por ejemplo, un incidente era de un hombre que solía tomar de 5 a 6 duchas calientes al día, y en otro caso una joven que diariamente tomaba un baño de tina caliente por 60-90 minutes. ¹⁶¹⁷ Un joven de 16 años de edad desarrolló marcas en el cuello luego de dormir con una almohada caliente cada noche durante dos meses, y las primeras marcas aparecieron luego de cuatro semanas. ¹⁸ Otro caso fue reportado por una mujer que usaba el calentador del asiento de su automóvil de manera continuada mientras manejaba de 2 a 4 horas diarias durante varios años. ¹⁹ La mayoría de los casos han sido reportados por el uso de botellas calientes para el alivio de dolores crónicos. ²⁰

Aunque algunos de éstos incidentes son obviamente consecuencias del uso excesivo de calentamiento por conducción, otros no lo son. Por ejemplo, usar una fuente de calor conductivo por 2-4 horas diarias—como en el caso de la mujer en el auto—no es muy distinto al de una habitación donde el calor por conducción tenga un papel importante para proveer de confort térmico. Por ahora sólo se han reportado casos individuales, y no sabemos si el Eritema por fuego aparece en todas las personas que usen calentadores por conducción durante períodos prolongados de tiempo o sólo en casos excepcionales. Sin embargo, es obvio que el calentarse mediante conducción puede tener efectos adversos en la piel, así que es recomendable tener precaución.

En el próximo artículo investigaremos la influencia de los sistemas de calefacción localizada sobre la utilización de la energía, el confort térmico, y la salud.

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Calentar a la Gente, No al Edificio

Wed, 11 Feb 2015 00:00:00 +0000

Personas reunidas junto a una estufa de ladrillos. [Die Bauern und die Zeitung](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anker_Die_Bauern_und_die_Zeitung_1867.jpg), pintura de Albert Anker, 1867.

Hoy en día conseguimos una temperatura agradable durante el invierno calentando todo el aire contenido en la habitación o la edificación. En tiempos pasados, el concepto de calefacción usado por nuestros ancestros era más localizado: calentar a la gente, no al edificio.

Ellos usaban fuentes de calor radiante que sólo calentaban una parte de la habitación, creando un microclima confortable. Contrarrestaban las grandes fluctuaciones de temperatura con muebles aislantes como sillas encapuchadas y biombos, y utilizaban fuentes de calor adicionales para calentar ciertas partes del cuerpo.

Sería bastante sensato retomar estos viejos métodos de calentamiento, especialmente ahora cuando la tecnología moderna lo ha hecho mucho más práctico, seguro y eficiente.

Conducción, Convección, Radiación

La mayoría de los sistemas actuales de calefacción se basan en calentar el aire. Parece una opción obvia, pero hay alternativas mucho más válidas. Hay tres tipos -sensatos- de transferencia de calor: convección (calentamiento del aire), conducción (calentamiento mediante el contacto físico), y radiación (calentamiento mediante ondas electromagnéticas).

El viejo estilo de calefacción estaba basado en radiación y conducción, los cuales son más eficientes que la convección. Mientras que la convección implica el calentamiento de cada centímetro cúbico del aire contenido en un espacio para mantener cómodas a las personas presentes en ella, la radiación y la conducción pueden transferir el calor directamente quienes lo necesitan, usando la energía independientemente del tamaño de la habitación o edificio.

Primero que nada, veamos con más detalle los diferentes métodos de transferencia de calor. La conducción y la convección están muy relacionadas entre sí. La conducción se refiere a la transferencia de energía debido al contacto físico entre dos objetos: el calor fluye desde el objeto más caliente al más frío. La velocidad a la cual esto sucede depende de la resistencia térmica de la sustancia. Por ejemplo, el calor se transfiere mucho más rápidamente a través del metal que a través de la madera, debido a que el metal tiene una menor resistencia térmica. Esto explica por qué un objeto frío de metal se siente más frío que uno de madera a la misma temperatura.

Imagen: Transferencia de calor por convección desde el cuerpo al ambiente.

La conducción no ocurre únicamente entre objetos macizos, sino también entre éstos y los gases (como el aire), y mutualmente entre gases. Todo objeto físico más cálido que el aire que lo rodea calentará el aire circundante mediante la conducción. Por sí mismo, éste efecto es limitado debido a que el aire tiene una alta resistencia térmica –por eso es que se utiliza como base de muchos materiales aislantes. Sin embargo, el aire que es calentado mediante conducción se expande y se eleva. Su lugar es ocupado por aire más frío, el cual se calienta y se expande y se eleva, y así sucesivamente. La corriente de aire cálido que se levanta sobre cada objeto que está más caliente que el aire circundante se llama convección.

Radiación, la tercera forma de transferencia de calor sensata, funciona de un modo muy distinto a la conducción y convección. La energía radiante se tranfiere a través de ondas electromagnéticas, similares a la luz. Para ser precisos, utiliza la parte del espectro electromagnético conocida como Radiación Infrarroja. La radiación no necesita de un medio (como el aire o el agua) para transferir calor. Puede funcionar en el vacío y es la forma más importante de transferencia de calor en el espacio exterior. La principal fuente de energía radiante es El Sol, pero todos los objetos en La Tierra emiten energía infrarroja siempre que su masa y su temperatura sean mayor al cero absoluto. Ésta energía puede ser absorbida por otros objetos con menor temperatura. La energía radiante no posee temperatura propia; sólo cuando impacta un objeto que tenga masa la energía puede ser absorbida y convertida en calor.

Comodidad Térmica con Aire a Bajas Temperaturas

Debido al uso generalizado de sistemas centrales de calefacción (y enfriamiento), llegamos a creer que nuestro confort térmico depende principalmente de la temperatura del aire. Sin embargo, el cuerpo humano intercambia calor con el ambiente a través de convección, radiación, conducción y evaporación (un modo de transferencia de calor “latente”). La convección está relacionada con el intercambio de calor entre la piel y el aire circundante, la radiación es el intercambio de calor entre la piel y las superficies cercanas, la evaporación se realiza mediante la pérdida de humedad sobre la piel, y la conducción es el intercambio de calor entre la piel y los objetos que la tocan.

Si se incrementa la parte de la radiación o conducción dentro del total de la cantidad de calor tranferida, las personas podrán estar cómodas en un ambiente con aire a una menor temperatura durante la época más fría.

Durante el invierno podemos estar cómodos con el aire a menor temperatura si incrementamos la cantidad de radiación o conducción involucradas en proceso de transferencia de calor. Lo opuesto también es cierto: la conducción y la radiación pueden hacer que las personas se sientan incómodas a pesar de estar en un ambiente cálido. Por ejemplo, alguien que esté descalzo sobre un piso frío sentirá frío aunque el aire esté a 21ºC (70ºF). Esto es debido a que el cuerpo pierde calor por conducción a través del piso. Una taza de sopa caliente en las manos, calefacción del piso, o un asiento caliente tienen el efecto opuesto porque transmiten su calor al cuerpo mediante la conducción.

El calor radiante también puede hacer que las personas se sientan más cómodas con bajas temperaturas del aire. El ejemplo más obvio es la luz solar directa. En primavera o en otoño podemos sentarnos cómodamente bajo el sol usando sólo una franela aunque el aire esté relativamente frío. A tan sólo un metro bajo la sombra ya puede ser necesario usar un abrigo aunque el aire esté casi a la misma temperatura. Durante el verano, preferimos la sombra. La diferencia viene dada por la energía radiante del Sol, que calienta el cuerpo al estar expuesto a su luz. Ésta “temperatura radiante” (la cual puede ser medida con un termómetro de globo negro) permite un mayor confort térmico durante el invierno, cuando el aire está a una temperatura menor.

Los sistemas de calefacción radiante compensan una menor temperatura del aire con una mayor temperatura radiante, mientras que los sistemas de calentamiento del aire compensan una menor temperatura radiante con una mayor temperatura del aire. La temperatura operativa –un promedio ponderado de ambas- puede ser la misma. Fuente: *Manual de Calentamiento Y Enfriamiento Radiante*, Richard Watson, 2008.

Hay que señalar que en La Tierra, la radiación va de la mano con la convección. Como el aire tiene una masa muy leve, la radiación solar no calienta el aire directamente sino de forma indirecta. La energía radiante del Sol es absorbida por la superficie terrestre, donde se convierte en calor. La superficie de La Tierra, tras ser calentada, libera poco a poco ese calor al aire a través de los mecanismos de conducción y convección ya descritos. En otras palabras, no es el Sol sino la superficie de la Tierra quien calienta el aire de nuestro planeta.

La temperatura radiante es igualmente importante cuando se ha de calentar un edificio, sin importar cuál sistema de calefacción sea empleado. Dentro del mismo, la temperatura radiante representa el total de la radiación infrarroja intercambiada por todas las superficies de la habitación. Los sistemas de calefacción radiante, que discutiremos más adelante, funcionan de un modo similar al Sol: no calientan el aire sino las superficies de un espacio (incluyendo la piel humana) incrementando la temperatura radiante y proveyendo mayor comodidad térmica con una menor temperatura del aire. El uso de calor radiante es más práctico en espacios interiores, donde los factores ambientales pueden ser controlados. Si la brisa comienza a soplar afuera, por ejemplo, el efecto calefactor del sol desaparece rápidamente.

No es el Sol sino la superficie de la Tierra quien calienta el aire de nuestro planeta.

No existe un sistema de calefacción 100% radiante debido a que tanto la fuente que se calienta como las superficies irradiadas tienen contacto con el aire, y lo calientan por conducción y convección. Sin embargo, éste calentamiento es más gradual y limitado que con un sistema de calentamiento directo del aire. Asimismo, un sistema calentador de aire también incrementa la temperatura radiantede un espacio debido a que el aire caliente entibia las superficies que lo contienen mendiante la conducción. Nuevamente, el incremento de la temperatura radiante por éste método es lento y limitado al compararlo con un sistema de calefacción radiante.

Al igual que con la conducción, la radiación puede incomodar a pesar de estar en un ambiente templado. Si estamos sentados junto a una ventana fría, nuestro cuerpo irradiará su calor a la superficie del cristal, haciéndonos sentir frío aún con una temperatura de 21ºC (70ºF). En pocas palabras: ni con aire templado ni con una alta temperatura radiante se puede garantizar la comodidad térmica. La mejor manera de comprender el comportamiento térmico de un espacio es mediante la “temperatura operativa”, la cual es un promedio ponderado de ambas.

El Viejo Estilo de Calentarse

Antes de la llegada de los sistemas de calefacción centralizada en el siglo XX, los edificios solían ser calentados mediante una fuente radiante central como una chimenea o una estufa de madera, carbón o gas. Usualmente sólo una de las habitaciones era calentada. Pero aún dentro de ésa habitación habían grandes diferencias de temperatura dependiendo de la ubicación escogida. Mientras que al calentar el aire el calor se distribuye de forma más o menos pareja por toda el área, una fuente radiante crea un microclima que puede ser totalmente distinto al del resto de la habitación.

Esto se debe a que el potencial energético de la fuente radiante disminuye con la distancia. Las ondas infrarrojas no se hacen más débiles sino más dispersas según se alejan de una fuente específica. Esto se muestra en las ilustraciones de abajo, que aparecen en el “Manual de Calentamiento Y Enfriamiento Radiante” de Richard Watson. El dibujo a la izquierda muestra la distribución del calor radiante (también llamado “paisaje radiante”) en una habitación vista desde arrriba, la cual es calentada por un sistema de calefacción mediante aire forzado. A excepción de la influencia causada por la superficie de una ventana fría (en la parte superior del gráfico), la temperatura radiante es relativamente constante a lo largo de la habitación.

Fuente: Manual de Calentamiento Y Enfriamiento Radiante. Richard Watson 2008

La ilustración a la derecha muestra la misma habitación, nuevamente con una temperatura radiante media de 20ºC (68ºF), pero ahora está siendo calentada con una fuente de calor radiante localizada en el centro del techo. Se trata de un panel eléctrico emisor de rayos infrarrojos de baja frecuencia (una nueva tecnología que explicaremos en la segunda parte de éste artículo), pero una hoguera en el medio de la habitación arrojaría un resultado similar. En éste caso el paisaje térmico es muy diferente. La mayor temperatura radiante se encuentra en el centro de la estancia, donde está el panel calefactor. La temperatura radiante decrece rápidamente hacia los bordes de la habitación en círculos concéntricos. La diferencia entre las temperaturas radiantes máximas y mínimas es mucho mayor que en el caso de un sistema de calentamiento de aire.

En una habitación calentada por aire no importa mucho en dónde estés. En una habitación calentada por una fuente radiante, la ubicación lo es todo.

Por supuesto, ubicar la fuente radiante en otro sitio, o combinar varias fuentes radiantes cambiarían por completo el paisaje térmico. Adicionalmente, al igual que ocurre con la radiación solar, los objetos pueden arrojar sombras; lo que implica que la hasta la posición de los muebles pueden afectar la distribución del calor dentro de la habitación. También hay que señalar que la distribución heterogénea será ligeramente nivelada por el carácter homogéneo de la temperatura del aire, independientemente del sistema de calefacción empleado.

Eficiencia Energética

En una habitación calentada por aire no importa mucho en dónde estés. En una habitación calentada por una fuente radiante, la ubicación lo es todo. La temperatura radiante media puede ser óptima, pero la temperatura radiante en algunos sitios del local podría ser muy baja. Pero también es posible que ocurra lo opuesto: tener una temperatura radiante media muy baja con zonas perfectamente confortables. Éste es el antiguo principio del calentamiento puntual o por zonas, que no se puede lograr con un sistema de calentamiento de aire. En lugar de calentar todo el espacio, nuestros ancestros sólo calentaban las partes habitadas de un edificio.

Calefacción del aire (izquierda) vs. calefacción radiante (derecha) en un templo. Fuente: [Calefacción Amigable con los Textiles, Dario Camuffo](http://www.buildingconservation.com/articles/fabric-friendly-heating/fabric-friendly-heating.htm).

Algo similar ocurre en el plano vertical. El aire caliente se eleva, de modo que la mayor parte del calor termina junto al techo, donde no se necesita. Con la calefacción radiante es posible calentar únicamente la parte inferior del espacio sin importar cuán elevado esté el techo. El calor radiante no se eleva a menos que la fuente está orientada hacia arriba. En conclusión: un sistema de calentamiento radiante permite calentar sólo la parte ocupada del espacio en lugar de todo el volumen de aire contenido en el mismo, lo cual es mucho más eficiente desde el punto de vista energético.

A menos que la habitación sea muy pequeña o hayan muchas personas, sólo una pequeña parte de la energía usada por un sistema de calentamiento de aire puede beneficiar a sus ocupantes. Por otra parte, casi toda la energía usada por un sistema radiante es efectiva para calentar a las personas.

Aislamiento Localizado

Un problema con el clima interior heterogéneo en los viejos tiempos era la asimetría radiante –la diferencia de temperatura radiante entre varias partes del cuerpo. Alguien sentado junto al fuego recibe suficiente calor radiante de un lado de su cuerpo mientras pierde calor debido al aire y las superficies frías del lado opuesto de la habitación. El cuerpo puede estar balanceado térmicamente –la pérdida de calor de un lado equilibra la ganancia del otro- pero si la diferencia de temperatura es grande, no se logrará una comodidad térmica.

Un banco con respaldo ajustable. Fuente: [Diccionario de mobiliario y decoración después del siglo XIII](http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k57648255), 1887-1890

El problema se ilustra en el grabado mostrado arriba. El respaldo del banco puede moverse de un lado al otro para sentarse de frente al fuego o de espaldas a él alternativamente. Aunque la asimetría radiante pueda ser un problema con sistemas de aire forzado, es más común que ocurra en espacios calentados por una fuente de calor radiante. En las construcciones más antiguas, la diferencia de temperatura en sus superficies era agravada por el hecho de que éstas no estaban aisladas. Las corrientes, otra causa de incomodidad térmica, también eran un problema en ésos edificios que no eran precisamente herméticos.

Para crear un microclima confortable sin asimetrías radiantes o corrientes, nuestros ancestros suplementaban la calefacción localizada con aislamiento localizado.

Para crear un microclima confortable sin asimetrías radiantes o corrientes, nuestros ancestros suplementaban la calefacción localizada con aislamiento localizado. Un ejemplo es la silla encapuchada. Ésta silla, la cual podía estar recubierta de cuero o con mantas de lana, permitían que el cuerpo quedara expuesto a una fuente radiante por el frente mientras los protegía de las corrientes y las bajas temperaturas por detrás.

Al mismo tiempo, la forma de los muebles permitía que la mayor parte del calor radiante proveniente del fuego fuera utilizado con efectividad: la silla era calentada directamente por la radiación, y éste calor era transmitido a la persona sentada en ella. Investigaciones recientes han demostrado que el valor del aislamiento de tales sillas era de al menos 0.4 clo, lo cual es similar al de un grueso pulóver o abrigo. Algunas sillas encapuchadas podían acoger a más de una persona.

Sillas encapuchadas del siglo XIX. Fuentes: [Period Oak Antiques](http://www.periodoakantiques.co.uk/antique-sales-archive/a-rare-18thc-elm-hooded-lambing-chair-with-box-seat-27-stockno-429/) (izquierda) y [Polyvore](http://www.polyvore.com/buttoned_leather_chesterfield_porter_chair/thing?id=55242872) (derecha).

Un biombo plegable para uso invernal. Fuente: [Alain Truong](http://elogedelart.canalblog.com/archives/2009/04/05/13277504.html).

Otra solución era el biombo. Los biombos usados en tiempos invernales estaban construidos con madera maciza o aislados con telas. Podían colocarse detrás de una silla o una mesa, por ejemplo. Como las silla encapuchada, el biombo protegía a la persona de las bajas temperaturas o corrientes de aire a sus espaldas, creando un microclima agradable.

Espacio para sentarse junto al fuego. Fuente: [The English Fireplace](https://archive.org/details/cu31924015345139).

Una cama con cuatro columnas. Fuente: [Wikipedia Commons](http://en.wikipedia.org/wiki/Four-poster_bed#mediaviewer/File:Four_Poster_Bed_350b.jpg).

Un tercer ejemplo de aislamiento localizado eran zonas especialmente acondicionadas junto al fuego. Podían ser bancos colocados entre el fuego y las paredes laterales de la hoguera, o un nicho en la pared con un asiento incorporado. En ambos casos, una persona podía recostarse contra una pared calentada por el fuego y protegida de las corrientes. En algunos casos, la propia hoguera estaba instalada en una habitación especial dentro de la estancia. El el dormitorio, que solía carecer de una hoguera, podía tener un mueble destinado a crear un microclima: una cama con cuatro columnas, la cual se cubría con gruesas cortinas por arriba y por los lados. Al cerrar las cortinas, se obstruían las corrientes y se acumulaba el calor corporal.

Sistemas de Calentamiento Portátiles

El principal defecto del calentamiento localizado es que debes permanecer en un sitio determinado para poder estar cómodo. En tiempos pasados, la familia se reunía junto a la hoguera o la estufa cuando no habían labores físicas que realizar, o cuando querían calntar el cuerpo después de pasar mucho tiempo en el frío. Los otros lugares de la estancia, así como las habitaciones que no eran calentadas, se destinaban para las actividades que requerían mayor metabolismo. Las personas “migrabas” alrededor de la habitación o de la casa buscando el clima más conveniente.

“Escena familiar en el interior”, una pintura de Albert Anker, 1910

Sin embargo, el uso de fuentes de calor radiante y aislamiento localizado, se complementaban con fuentes de calor localizadas que transferían el calor mediante la radiación, convección y/o conducción. Podían utilizarse para mejorar el confort en la presencia de una fuente de calor central, y eran útiles para llevar algo de calidez a otros si tios. Los sistemas de calentamiento portátiles se diseñaban específicamente para calentar las manos o los pies: las partes más sensibles al frío.

Las fuentes de calor personales le permitían a las personas disfrutar del calor de la hoguera en habitaciones sin calefactar o fuera de la vivienda.

Un ejemplo es la estufa para pies, una caja con una o más divisiones perforadas que contenían una cazuela de metal o cerámica rellena de brasas provenientes de la hoguera. Los pies se apoyaban sobre la estufa y las largas prendas de vestir usadas durante la temporada fría aumentaban el efecto del dispositivo: el calor era conducido a través de las faldas o abrigos a lo largo de las piernas hasta el torso. La parte superior de la estufa se hacía de materiales con baja conductividad como la madera o la piedra, para evitar quemaduras en la piel.

Una estufa para pies holandesa. Fuente: [Wikipedia Commons](http://en.wikipedia.org/wiki/Foot_stove#mediaviewer/File:Voetenstoof.jpg).

[“Mujer joven calentando sus manos”](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Young_woman_warming_her_hands._Caesar_van_Everdingen.jpg), pintura de Caesar van Everdingen

En muchas culturas alrededro del mundo, fuentes de calor similares fueron usadas para calentar las manos. Se hacían de metal o cerámica y se rellenaban con brasas de la hoguera, carbón o turba. Éstas fuentes de calor personales también permitían disfrutar del calor de la hoguera fuera de la vivienda. Eran llevadas a los coches o vagones de tren sin calefacción, o a la Misa del domingo. Las personas pobres usaban piedras, ladrillos, o incluso papas calientes en sus bolsillos.

Para calentar la cama, se usaban bandejas de latón con un manillar largo que se insertaban bajo los colchones. Algunas camas tenían un vagón inferior: una gran estructura de madera que albergaba un recipiente con combustible y una llama justo en el centro de la cama. En el siglo XIX, junto con los servicios públicos de agua se popularizaron las botellas de agua caliente hechas de cerámica –el agua caliente es mucho más segura que una llama ardiente. Éstos dispositivos, que solían estar protegidos por una cubierta de tela, se usaban para calentar los pies, las manos, o las camas.

Un “Korsi” afgano. Fuente desconocida.

Algunas personas llevaron el concepto de la estufa para pies a un nivel superior. Los japoneses tenían su “kotatsu”, una pequeña mesa móvil con un calentador de carbón debajo. Una manta bastante gruesa era puesta encima para atrapar el calor y toda la familia deslizaba sus pies bajo la mesa mientras estabana sentados en el piso. Como sus contrapartes en Europa y Norteamérica, la ropa utilizada optimizaba el efecto del dispositivo: el calor del hornillo de carbón se transfería mediante el Kimono japonés tradicional a todo el cuerpo. Equipos similares se usaron en Afganistán (como el “Korsi”) así como en Irán, España y Portugal.

Sistemas de Calentamiento Conductivo

Algunos sistemas de calentamiento radiante transferían algo de calor mediante la conducción, mejorando la eficiencia y el confort. Hace más de 3.000 años, los chinos y coreanos construyeron sistemas de calefacción que atrapaban los gases y el humo de la hoguera en una masa térmica. El “kang” (“cama calentada“) del norte de China era una plataforma elevada hecha de piedra, mampostería o adobe, que ocupaba la mitad de la habitación. Como su nombre lo indica, el kang era primeramente una cama calefactada, pero su plataforma también se usaba durante el día como un espacio cálido de trabajo y convivencia. El “dikang” (“piso calentado”), típico del noreste de China, funcionaba del mismo modo pero ocupaba una mayor extensión del piso.

Un kang chino, fotografiado en la década de 1920. Fuente: [Vagando por el Norte de China](https://openlibrary.org/books/OL6658339M/Wandering_in_northern_China), Harry A. Franck.

Los coreanos usaban en “ondol” (“piedra calentada”), lo cual era una plataforma que abarcaba todo el piso. Un sistema similar existe en Afganistán, llamado “tawakhaneh” (“habitación caliente”) y tal vez sea el más antiguo de estos sistemas: se cree que se ha usado desde hace 4.000 años. En todos ellos, el calor del fuego era desviado por debajo de la plataforma hacia una chimenea del lado opuesto de la habitación. La hoguera y la chimenea podrían estar dentro de la estancia o en otra adyacente. El calor del humo y los gases se transferían a la masa térmica de la plataforma, y ésta liberaba el calor gradualmente a la habitación. Con estos sistemas, la conducción era tan importante como la convección y la radiación para sumar el total de calor transferido.

[“Retrato de una Habitación de la Selva Negra con una Niña en la Estufa”](http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Georg_Saal_Schwarzwaldstube_1861.jpg), una pintura de Georg Saal, 1861.

[“Sobre la Estufa”](http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Tiled_stoves_in_art#mediaviewer/File:Auf_dem_Ofen_1895.jpg), una pintura de Albert Anker, 1895.

Éstos antiguos sistemas orientales de calefacción son vagamente similares a las estufas de ladrillo usadas en Europa durante la Edad media. Las estufas de ladrillos (o de mampostería, como se les conoce en los EE.UU.) acumulan calor en la gran masa térmica que los rodea al quemar madera a temperaturas muy altas, lo cual es más eficiente y limpio. Los gases son obligados a circular por un laberinto de canales para el humo, logrando transferir una gran cantidad de calor a la estructura de mampostería antes de salir por la chimenea.

Las estufas de ladrillos producen una gran cantidad de calor radiante, pero como también transfieren calor por conducción, muchas incorporaban plataformas que se utilizaban para sentarse o dormir. Aún cuando no las tuviesen, la gente solía colocar asientos junto a la estufa para apoyarse junto a la superficie cálida –siempre que no estuviera demasiado caliente.

Por Qué También Necesitamos Tecnología Moderna

En conclusión, todos los sistemas de calefacción de la historia han usado radiación y/o conducción como mecanismo primordial de transferencia de calor, siendo la convección un producto secundario. Tiene sentido retomar éste concepto de calentamiento, pero eso no significa que tengamos que usar hogueras ni lidiar con brasas vivas en la casa. Aunque el concepto antiguo de calentar sea más eficiente, no puede decirse lo mismo de la mayoría de los dispositivos usados para ello.

Aunque el concepto antiguo de calentar sea más eficiente, no puede decirse lo mismo de la mayoría de los dispositivos usados para ello.

Las hogueras, por un lado, son sumamente ineficientes dado que la mayor parte del calor escapa por la chimenea. También absorben mucho aire frío a través de las grietas y aberturas del edificio, lo cual enfría el aire del interior y crea molestas corrientes. Debido a ésto, las hogueras pueden llegar a tener una eficiencia negativa cuando se trata de la temperatura del aire: pueden hacer que la habitación sea más fría después de haber sido encendida. Las estufas son mejores, pero siguen siendo ineficientes, y al igual que las hogueras, deben ser encendidas periódicamente. Y en ambos casos, la contaminación del aire puede ser considerable.

Una estufa de ladrillo bien construida es el único sistema de calefacción antiguo que aún puede ser recomendado, pero hoy existen muchas más opciones, como los sistemas radiantes eléctricos, hidrónicos y los de calentamiento conductivo. Son mucho más eficientes, prácticos y seguros que los métodos de antaño. En el artículo de la próxima semana indagaremos sobre cómo los métodos antiguos de calentamiento pueden ser mejorados con la tecnología actual, y cuánta energía podemos ahorrar en el proceso.

Fuentes (orden de importancia):

Stralingsverwarming: Gezonde Warmte met Minder Energie, Kris De Decker, 2015
Keeping Warm in a Cooler House. Creating Comfort with Background Heating and Local Supplementary Warmth (PDF). Historical Scotland Technical Paper 14, Michael Humphreys, Historic Scotland, 2011
Radiant Heating and Cooling Handbook (Mcgraw-Hill Handbooks), Richard Watson, 2008
Human Thermal Environments: The Effects of Hot, Moderate, and Cold Environments on Human Health, Comfort, and Performance, Third Edition, Ken Parsons, 2014
The Book of Masonry Stoves: Rediscovering an Old Way of Warming, David Lyle, 1984
History of radiant heating and cooling systems, part one. Robert Bean, Bjarne W. Olesen, Kwang Woo Kim, in “ASHRAE Journal”, January 2010, pp. 40-47
Adaptive Thermal Comfort: Principles and Practice, Fergus Nicol, Michael Humphreys & Susan Roaf, 2012
Dictionnaire de l’Ameublement et de la Décoration depuis le XIII siècle, Henry Havard, 1887-1890.
Foot warmers: hot coals, hot water. Home Things Past.
Bed warmers. Old & Interesting.
Muff warmers & other antique hand warmers. Home Things Past.
Körperwärmespender. Website.