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Sistema eléctrico de calentamiento de agua domestica en Mexicali, C.C., México

Resumen: Los sistemas de calentamiento son requeridos en diversas operaciones comerciales e industriales y en casas habitación, principalmente. A medida que son requeridos con mayor frecuencia, sus costos se han incrementado ampliamente, por considerarse una necesidad para las actividades primarias del ser humano. Dichos sistemas requieren de energía eléctrica directa y gas para su funcionamiento, siendo que los proveedores de estas fuentes de energía, han incrementado los costos, justificando esto por la alta demanda.

Publicación enviada por M.C. Gustavo López Badilla y Otros Autores




 


Resumen
Los sistemas de calentamiento son requeridos en diversas operaciones comerciales e industriales y en casas-habitación, principalmente. A medida que son requeridos con mayor frecuencia, sus costos se han incrementado ampliamente, por considerarse una necesidad para las actividades primarias del ser humano. Dichos sistemas requieren de energía eléctrica directa y gas para su funcionamiento, siendo que los proveedores de estas fuentes de energía, han incrementado los costos, justificando esto por la alta demanda. 

El aumento de la demanda de un producto no debe de aprovecharse para incrementar los costos. Esta situación ayuda a que la población principalmente ingenieros de diseño y algunos otras personas, a desarrollar nuevas ideas y realizar pruebas con nuevos sistemas eléctricos y electrónicos. En nuestro proyecto de investigación, llevado a cabo en la ciudad de Mexicali, B.C., en México, se desarrolló el diseño de un nuevo generador de agua caliente por medio de resistencias eléctricas, resultando más económico que los generadores actuales de energía eléctrica de uso directo. El sistema se esta evaluando en 10 casas-habitación de diversas zonas de la ciudad de Mexicali, desde hace un año con resultados favorables. 

Introducción
En la ciudad de Mexicali, B.C. en el noroeste de México, tanto las tarifas de energía eléctrica, como las de gas de propano líquido, se incrementan cada periodo del año y conforme transcurren los años. El consumo de energía eléctrico es muy alto en la mayor parte del año y el precio del gas sufre un incremento cada mes. Suárez (Suárez, 1996), destaca que el desarrollo de sistemas óptimos para el calentamiento del agua ha tenido un gran incremento en los últimos diez años, en busca de energías alternativas; por los altos costos de las principales fuentes de energía que cubre las necesidades primarias del ser humano. 

Ramírez (Ramírez et al, 1998) y Chacón (Chacón, 1999) coinciden en sus análisis de costos de energía en ciudades con climas extremos, que las fuentes alternas de energía han apoyado en la economía de la población. Arellano (Arellano et al, 2000) menciona que los sistemas de calentamiento de agua básico en épocas de invierno reducen su rendimiento, incrementado el consumo de energía eléctrica y gas. La ciudad de Mexicali esta ubicada en al noroeste de México, con estaciones de clima extremosos. En el periodo de invierno por la mañana se presentan temperaturas alrededor de los 10 a 15º C, al medio día alrededor de 20 a 25ºC y por la noche similar a las de la mañana.

Sistema Calen-Tek
El sistema de calentamiento de agua que se propone en este estudio de investigación tiene por nombre Calen-Tek, que es generador que incrementa la temperatura en equipos e instalaciones por donde circula agua para ser utilizada en actividades domésticas. Este generador opera por medio de resistencias eléctricas, lo cual lo hace más económico, seguro y fácil de utilizar. Solo consume energía eléctrica al momento de accionar la llave de agua caliente, permitiendo un menor consumo de energía eléctrica. Puede incrementar la temperatura hasta los 54º C a 2.5 litros por minuto. 

Ventajas del generador Calen-Tek
Este tipo de generador es de gran utilidad por las ventajas que ofrece y su economía:
1. Se puede encender al abrir la llave que requiere agua caliente y se apaga al cerrar la llave. 
2. El flujo de corriente es constante y permanente. 
3. Se instala fácilmente sobre cualquier espacio en una casa-habitación y es compacto y ligero, por sus dimensiones 50 cm. X 30cm. X 25 Cm. 
4. No genera pérdidas de agua por evaporación ya que no almacena agua caliente en sus canales de flujo del vital líquido. 
5. Una ventaja importante es la no presencia de contaminación porque no emite gases contaminantes. 
6. Se puede seleccionar fácilmente la temperatura deseada con solo abrir y cerrar la llave del agua caliente, para evitar la presencia de agua helada, principalmente en la época de invierno.
7. Tener la temperatura deseada del agua instantáneamente.
8. No almacena agua y evita la generación de corrosión en las instalaciones de tubería.
9. Su rendimiento es muy elevado, por lo que se aprovecha prácticamente toda la energía que se consume.
10. Su instalación es sencilla, poco costosa, sin elaborar orificios para ventilación, ni chimenea de evacuación de gases contaminantes o vapor.

Características del sistema Calen-Tek
El mercado de nuestro producto esta dirigido a casa-habitación principalmente en familias con hábitos de ahorro que puedan gozar de los beneficios de este producto por una baja inversión. Nuestro proyecto de investigación es un desarrollo de nueva tecnología para impulsar el hábito de ahorro y el bienestar ecológico en las familias de la ciudad de Mexicali y de otras partes del mundo, con el fin de optimizar los sistemas actuales. 

El sistema generador se esta evaluando en casas-habitación para elaborar una propuesta para otras actividades como las agropecuarias, comerciales, industriales y médicas. En la instalación eléctrica para el generador Calen-Tek se recomienda utilizar voltaje de 240 voltios, corriente de 23 amperes, alambre calibre 10 y un interruptor de 30 amperes. 

Recomendaciones para el sistema Calen-Tek
Se deben tomar en cuenta cierto tipo de precauciones para su instalación y mantenimiento:
1. Desactivar el interruptor antes de elaborar cualquier trabajo en el generador.
2. Retirar el panel de control.
3. Realizar el trabajo necesario de limpieza o cambio de partes.

Análisis de costos 
En la compra de cualquier equipo, es recomendable obtener la máxima eficiencia al menor costo posible. Para desarrollar nuestro sistema se desarrolló una evaluación de los costos del consumo de energía eléctrica y gas en la ciudad de Mexicali, en el periodo de 2003 a 2005, principalmente en los periodos de invierno donde se requiere de este tipo de generadores, costos de los equipos y tiempos de vida, indicando los siguientes resultados (tablas 1, 2 y 3):

Tabla No 1
Evaluación de costos de consumo de energía de diversos calentadores de agua en Mexicali (2003-2005)

CALENTADOR

CONSUMO MENSUAL ($ pesos mexicanos)

De gas

400

Eléctrico directo

800

Calen-Tek

150


Tabla No 2
Análisis de costos de los calentadores de agua

CALENTADOR

COSTO DEL EQUIPO($ pesos mexicanos)

De gas

1500

Eléctrico directo

1200

Calen-Tek

3000


Tabla No 3
Evaluación del periodo de vida de los calentadores de agua

CALENTADOR

TIEMPO DE VIDA(AÑOS)

De gas

400

Eléctrico

800

Calen-Tek

150

Diagrama del sistema Calen-Tek
A continuación se representa el diagrama gráfico del calentador de agua propuesto en este proyecto de investigación (figura 1):



Figura 1. Sistema generador de agua caliente Calen-Tek.

Conclusiones
El incremento de los costos de las principales fuentes de energía requeridas por las actividades primarias por el ser humano, genera inquietudes por el desarrollo de sistemas más eficientes en el funcionamiento y costo. El proyecto de investigación desarrollado propone el uso de la energía eléctrica de otra manera para el ahorro en los consumos de casas-habitación. Se propone una elaborada la prueba en actividades domésticas, desarrollarlo para otras actividades.

Referencias bibliográficas
Suárez Jorge; Sistemas de calentamiento de líquidos; Editorial Panamericana; 1996.
Ramírez Carlos, Chávez Adriana y Corrales Jerónimo; Climas extremos y equipos de calentamiento de agua; Editorial Trillas; 1998.
Chacón Manuel; Evaluación de sistemas de calentamiento de agua en climas extremos; Editorial Mc. Graw-Hill-Español; 1999.
Arellano Oscar, Yánez Tomás y Beltrán Olivia; Análisis de la eficiencia de calentadores de agua en actividades domésticas; Editorial Porrua, 2000.

AUTOR

M.C. Gustavo López Badilla, 
  Académico-Investigador de Postgrado, Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM), Mexicali, B.C., México.

Ing. José Pérez Alvarado2  
  Estudiante de Postgrado, Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM), Mexicali, B.C., México.

Ing. Salvador Pérez Bustos2.
2 Estudiante de Postgrado, Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM), Mexicali, B.C., México.

e-mail:glopezbadilla@yahoo.com



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