A pesar de su precio más elevado, los depósitos de agua caliente de acero inoxidable suelen ser más rentables si se comparan los costes del ciclo de vida y deben presentarse como tal.
Los calentadores de agua domésticos son la verdadera infantería del mundo mecánico. A menudo están expuestos a entornos muy hostiles y su arduo trabajo suele pasar desapercibido. En el lado del agua del calentador, los minerales, el oxígeno, los productos químicos y los sedimentos son atacados. En lo que respecta a la combustión, las altas temperaturas, el estrés térmico y el condensado de los gases de combustión pueden causar estragos en los materiales.
En lo que respecta al mantenimiento, los calentadores de agua sanitaria (ACS) suelen ser descuidados. La mayoría de los propietarios dan por sentado sus calentadores de agua y solo se dan cuenta de ellos cuando no funcionan o tienen fugas. ¿Revisar la varilla de ánodo? ¿Enjuagar los sedimentos? ¿Existe un plan de mantenimiento? Olvídelo, no nos importa. No es de extrañar que la mayoría de los equipos de ACS tengan una vida útil corta.
¿Se puede mejorar esta corta vida útil? Utilizar calentadores de agua caliente sanitaria (ACS) de acero inoxidable es una forma de aumentar su vida útil. El acero inoxidable es un material resistente y duradero que ofrece mayor resistencia al agua y al fuego, lo que permite que el calentador tenga una larga vida útil. El único inconveniente del acero inoxidable es el alto coste de los materiales y la fabricación. En el mercado altamente competitivo de calentadores de ACS, este elevado coste supone un gran reto a superar.
El acero inoxidable es el nombre genérico de las aleaciones ferrosas con un contenido de cromo de al menos el 10,5 %. También se pueden añadir otros elementos como níquel, molibdeno, titanio y carbono para proporcionar resistencia a la corrosión, resistencia mecánica y maleabilidad. Existen muchas combinaciones diferentes de estas aleaciones metálicas que producen "tipos" y "grados" específicos de acero inoxidable. Decir simplemente que algo está hecho de acero inoxidable no lo dice todo.
Si alguien te dijera "dame algunas tuberías de plástico", ¿qué traerías? ¿PEX, CPVC, polietileno? Todas estas son tuberías de "plástico", pero todas tienen propiedades, resistencias y aplicaciones muy diferentes. Lo mismo ocurre con el acero inoxidable. Hay más de 150 grados de acero inoxidable, todos con propiedades y aplicaciones muy diferentes. Los aceros inoxidables utilizados en calentadores de agua domésticos generalmente se fabrican con solo unos pocos tipos de acero inoxidable, generalmente los tipos 304, 316L, 316Ti y 444.
La diferencia entre estos grados radica en la concentración de aleación. Todos los aceros inoxidables de grado "300" contienen aproximadamente un 18% de cromo y un 10% de níquel. Los dos grados 316 también contienen un 2% de molibdeno, mientras que el grado 316Ti tiene un 1% de titanio añadido a la mezcla. En comparación con el 304, el molibdeno confiere a los grados 316 una mejor resistencia general a la corrosión, especialmente una mayor resistencia a la corrosión por picaduras y por hendiduras en ambientes con cloruros. El titanio del grado 316Ti le proporciona una excelente conformabilidad y resistencia. El grado 444 contiene cromo y molibdeno, pero no níquel. En general, cuanto mayor sea la cantidad de níquel, molibdeno y titanio en la mezcla, mejor será la resistencia a la corrosión y la resistencia, pero también mayor será el coste. Cuando alguien dice que tiene un calentador de agua de "acero inoxidable", observe atentamente los grados, ya que no todos son de la misma calidad.
El acero inoxidable se utiliza en todo tipo de calentadores de agua. Su uso más común se encuentra en los calentadores indirectos de agua caliente sanitaria y en los calentadores de agua instantáneos de condensación. Los calentadores indirectos contienen una serpentina de transferencia de calor interna conectada a la caldera o al circuito del colector solar. Son más comunes en Europa que en Canadá debido al predominio de los sistemas europeos de calentamiento de agua hidroeléctricos y solares.
La construcción en acero inoxidable constituye una gran parte de estos mercados indirectos europeos. En Canadá, se encuentran disponibles tanques indirectos de acero inoxidable y acero revestido de vidrio; los tanques de acero inoxidable suelen tener un precio más elevado. En los calentadores de agua sin tanque sin condensación, el intercambiador de calor suele ser de cobre. Con el impulso hacia unidades de condensación de mayor eficiencia, los intercambiadores de calor son completamente de acero inoxidable o una combinación de intercambiadores de calor primarios de cobre y secundarios de acero inoxidable. Los calentadores de agua con tanque de combustión directa siguen siendo los reyes del mercado canadiense de calentadores de agua. El acero al carbono con revestimiento de vidrio domina este segmento. El acero inoxidable se usa comúnmente en calentadores de agua sin tanque o de condensación con tanque de combustión directa.
Para aumentar la eficiencia de estos dispositivos, los gases de combustión deben enfriarse por debajo del punto de rocío para liberar el calor latente del combustible. El condensado resultante es esencialmente vapor de agua destilada procedente de los productos de combustión gaseosos, que tiene un pH muy bajo y una acidez elevada. Este condensado ácido debe canalizarse a un desagüe para su eliminación, pero el mayor problema reside en su efecto corrosivo sobre las superficies del intercambiador de calor del calentador de agua.
Los intercambiadores de calor fabricados con acero o cobre común tienen dificultades para soportar el condensado de los gases de combustión durante largos periodos de tiempo. El acero inoxidable es una buena opción debido a su alta resistencia a la corrosión y flexibilidad, lo que permite la creación de formas complejas en los intercambiadores de calor. Existen muchas marcas de calentadores de agua instantáneos de condensación que utilizan intercambiadores de calor de acero inoxidable. Esto favorece la condensación completa de los gases de combustión en el intercambiador de calor y da como resultado altos índices de eficiencia energética (EF) de hasta 0,97.
Los calentadores de agua con tanque y tecnología de condensación también se están utilizando con mayor frecuencia, especialmente debido a algunos cambios en los códigos de construcción que exigen una mayor eficiencia en los calentadores de agua. En este mercado existen dos tipos de construcción comunes. Los tanques revestidos de vidrio incorporan intercambiadores de calor de condensación secundarios totalmente sumergidos. El exterior (lado del agua) y el interior (lado del fuego) de las serpentinas del intercambiador de calor están revestidos de vidrio, y el revestimiento interior de vidrio evita la condensación de los gases de combustión. Los modelos de tanque con tanque y serpentina totalmente de acero inoxidable no son comunes, pero existen varias construcciones de acero inoxidable disponibles.
El coste inicial de un tanque revestido de vidrio es, sin duda, menor, y solo el tiempo dirá cuán resistente será el intercambiador de calor en entornos de condensación adversos. Estos nuevos calentadores de agua con tanque de condensado pueden alcanzar mayores eficiencias que los calentadores de agua tradicionales de combustión directa, con eficiencias térmicas que van del 90 % al 96 %. A medida que los gobiernos imponen regulaciones cada vez más estrictas sobre la eficiencia de los calentadores de agua, seguramente veremos más calentadores de agua con tanque de alta eficiencia e innovadores en el mercado.
Si observas con más detenimiento los calentadores de agua con depósito, descubrirás que la mayoría de los tipos de depósitos de combustión directa, de serpentín interno indirecto y de almacenamiento recto tienen una construcción revestida de vidrio y de acero inoxidable.
Entonces, ¿cuáles son las ventajas del acero inoxidable sobre el revestimiento de vidrio? ¿Cómo convencer a los clientes para que inviertan más en tanques de acero inoxidable? La mayor ventaja del acero inoxidable es su resistencia natural a la corrosión del agua dulce, lo que aumenta la vida útil. Debido a su composición de aleaciones metálicas resistentes a la corrosión, los tanques de acero inoxidable son más fuertes y duraderos que los tanques revestidos de vidrio. Los tanques de acero inoxidable tienen una barrera protectora de óxido en el lado del agua para prevenir la corrosión de forma natural.
Por otro lado, los tanques revestidos de vidrio dependen de este revestimiento para proporcionar una barrera entre el acero al carbono y el agua. Si se les da la oportunidad, el oxígeno y los productos químicos del agua atacarán el acero y lo corroerán rápidamente. Dado que es casi imposible aplicar cualquier recubrimiento protector a la perfección (sin grietas microscópicas ni defectos puntuales en la capa protectora), los tanques revestidos de vidrio incluyen ánodos de sacrificio montados en el interior del tanque.
Las varillas de ánodo de sacrificio se desgastan con el tiempo y, cuando el proceso finaliza, la electrólisis comienza a erosionar las zonas de acero expuestas dentro del tanque. La velocidad a la que se agota el ánodo depende de la calidad del agua y de la cantidad de agua utilizada. Los ánodos de sacrificio suelen durar de tres a cinco años y pueden reemplazarse para evitar daños mayores.
De hecho, a menudo se pasa por alto la inspección y el reemplazo periódicos de los ánodos, lo que provoca fugas en el tanque y la necesidad de reemplazar toda la unidad. A diferencia de los tanques revestidos de vidrio, los tanques de acero inoxidable no requieren "ánodos de sacrificio" para evitar la corrosión en sus superficies. Esto significa que no es necesario inspeccionar ni reemplazar el ánodo, lo que ahorra tiempo y costos de mantenimiento durante la vida útil del calentador de agua.
Debido a esta mayor durabilidad y resistencia a la corrosión, es frecuente encontrar que los tanques de acero inoxidable tienen garantías más largas, e incluso algunos fabricantes ofrecen garantías de por vida para los tanques.
Los tanques de acero inoxidable también tienen la ventaja de ser más ligeros en comparación con los tanques revestidos de vidrio, lo que facilita su transporte, manipulación e instalación. El grosor de la pared del acero inoxidable utilizado en los tanques suele ser mucho menor que el de tanques de acero similares con revestimiento de vidrio. Sumado al peso del propio revestimiento de vidrio, los recipientes revestidos de vidrio suelen ser mucho más pesados.
A diferencia de los frascos con revestimiento de vidrio, los frascos de acero inoxidable requieren menos atención durante el envío, y el revestimiento de vidrio puede dañarse durante el transporte. Si el revestimiento de vidrio del tanque se daña o se agrieta debido a una manipulación brusca durante el envío o la instalación, no se sabrá hasta que el tanque falle prematuramente.
Los tanques de acero inoxidable generalmente pueden soportar temperaturas del agua más altas que los tanques revestidos de vidrio, y las temperaturas superiores a 180 °F no presentan problemas. Algunos tanques revestidos de vidrio son propensos a sufrir tensiones a altas temperaturas, lo que resulta en un mayor riesgo de daños en el revestimiento de vidrio. Las temperaturas superiores a 160 °F pueden ser un problema para algunos revestimientos de vidrio. Aplicaciones como los calentadores solares de agua y algunas aplicaciones industriales comerciales pueden requerir el almacenamiento de agua a altas temperaturas.
Se recomienda consultar al fabricante del tanque revestido de vidrio para conocer la temperatura máxima de funcionamiento recomendada. Los tanques de acero inoxidable suelen ser una mejor opción para aplicaciones de alta temperatura.
No cabe duda de que el coste inicial de un tanque de acero inoxidable es superior al de un tanque revestido de vidrio. Sin embargo, por las razones aquí mencionadas, el coste del ciclo de vida de un tanque revestido de vidrio puede ser mayor. Al comparar estos costes del ciclo de vida, los tanques de acero inoxidable suelen ser más rentables a largo plazo y deberían mostrarse a los clientes.
Robert Waters is President of Solar Water Services Inc., which provides training, education and support services to the hydroelectric power industry.He is a Mechanical Engineering Technology graduate from Humber College with over 30 years experience in circulating water and solar water heating.He can be reached at solwatservices@gmail.com.
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