• Los elementos de caldeo son resistencias preparadas para transformar la energía eléctrica en calor.

Los elementos de caldeo se fabrican con hilos de aleaciones metálicas resistivas cubiertos por materiales aislantes que soportan altas temperaturas.

El elemento básico de control de temperatura que poseen la mayoría de los aparatos calefactores es el termostato. Con este dispositivo prefijamos la temperatura de funcionamiento del aparato. Una vez alcanzada dicha temperatura, el termostato abre el circuito y desconecta el calefactor hasta que la temperatura vuelve a descender, momento en el cual se vuelve a cerrar el circuito. De esta forma se consigue mantener la temperatura prefijada.

Los termostatos pueden ser más utilizados son los bimetálicos y los electrónicos.

En el termostato bimetálico el elemento fundamental es el bimetal, que está fabricado a base de unir dos metales de muy diferente coeficiente de dilatación. Al calentarse, una de las laminas tiende a estirarse más que la otra y provoca un arqueo del bimetal. Este movimiento puede aprovecharse para abrir o cerrar un contacto eléctrico.

Los termostatos son elementos de seguridad en los calefactores, ya que así nos aseguramos de que la temperatura de funcionamiento de los aparatos nunca alcance valores peligrosos.

Transmisión de calor:

La energía calorífica generada en un punto se transmite desde las zonas de más altas temperaturas a las más bajas. Esta transmisión puede conducirse de tres formas diferentes:

-Conducción: el calor se transmite por contacto intimo entre dos materiales. Una aplicación practica podría ser entre una sarten y una placa eléctrica de cocina.

-Convección: todos los gases y líquidos, cuando se calienta se dilatan y disminuyen de densidad, lo que hace que tiendan a desplazarse. Un radiador eléctrico, que transmita calor por convección, calienta el aire que entra en contacto con su superficie, lo que hace que éste ascienda y se mueva por toda la estancia que hay que calentar. También existe la posibilidad de acelerar el paso de aire por el aparato de calefacción mediante un ventilador (convección forzada).

-Radiación: este tipo de transmisión se produce por ondas y es similar a la que se produce por el Sol. Por ejemplo, placas solares, hornos eléctricos.. pueden ocasionar accidentes como quemaduras o incendios.

Calefacción por suelos y techos radiantes.

Se construyen a base de cables calefactores de baja resistencia eléctrica que se instalan debajo del suelo o en el techo. Este tipo de calefacción es un sistema de radiación a abaja temperatura que suele utilizarse como apoyo y en combinaioncon otro tipo de calefacción. La calefacción por suelo radiante resulta muy confortable para caldear suelos de aseos y baños.

Calefacción por acumulación.

Están constituidos por materiales de tipo refractario que hacen posible la acumulación de grandes cantidades de calor durante su conexión a la red eléctrica, para posteriormente poder ceder este calor cuando sea necesario sin tener por que estar conectadas las resistencias eléctricas.

Se fabrican de dos tipos, estáticos y dinámicos. La diferencia entre ellos consiste en que en los dinámicos se fuerza a salir al calor mediante una convección forzada mediante un ventilador, mientras que en los estáticos en calor acumulado en los materiales refractarios emana del calefactor por convección natural.

El termo eléctrico: sirve para tener disponible una cantidad suficiente de agua caliente para el sector doméstico e industrial. Calientan el agua mediante una resistencia eléctrica sumergida en un calderin con el agua. Funcionan por acumulación, el agua se puede calentar entre 35º y 85º gracias al termostato y se mantiene caliente gracias al aislante término del calderín.

Inconvenientes del efecto térmico:

– En el calentamiento de conductores en las líneas eléctricas, lo que nos condiciona la sección de los conductores.

– En los conductores que forman los bobinados de transformadores, motores y generadores, lo que nos limita su potencia nominal.

– En resistencias que tienen la misión de limitar corriente y tensión al ser conectadas en serie con la carga.

– En ciertos fallos, como el cortocircuito y la sobrecarga, que pueden llegar a dañar las instalaciones eléctricas si no se emplea la protección adecuada.

El cortocircuito: se produce cuando se unen accidentalmente las dos partes activas del circuito eléctrico. Suelen ser provocados por un error en el montaje de la instalación, fallo de un aislamiento o por una falsa maniobra.

En un cortocircuito la intensidad de corriente que aparece es muy elevada, debido a que la única resistencia que existe en el circuito es la propia de los conductores de línea. Cuando la resistencia del cortocircuito es muy baja o cuando las tensiones son elevadas, pueden llegar a establecerse miles de amperios. Si esta fuerte intensidad no se corta inmediatamente, los conductores se destruyen por la calor producida.

La sobrecarga: se produce cuando hacemos pasar por un conductor eléctrico más intensidad de corriente que la nominal.

Las sobrecargas pueden estar provocadas por conectar demasiados receptores en una línea eléctrica, por un mal funcionamiento de un receptor o por un motor eléctrico que es obligado a trabajar a más potencia que su nominal.

Las sobrecargas originan un aumento de intensidad por los conductores que pueden llegar a provocar su destrucción por elevación de temperatura.

Para medir una sobrecarga hay que tener en cuenta:

-El numero de veces que se supera la intensidad nominal.

-El tiempo que dura la sobrecarga.

Protección de los circuitos contra cortocircuitos y sobrecargas.

Los excesos de temperatura de un conductor lo pueden destruir, este es el caso de los cortocircuitos y las sobrecargas tardan más en destruirlo.

Fusibles: esta compuesto por un hilo conductor de menor sección que los conductores de la linea. En caso de sobrecarga o cortocircuito, la intensidad se eleva a valores peligrosos y el fusible se funde debido al efecto Joule, e interrumpe el circuito antes de que la corriente alcance valores peligrosos.

Para que el hilo fusible se caliente antes que los conductores, debe ser de mayor resistencia. Esto se consigue con un hilo de menor sección o con mayor coeficiente de resistividad. Pero debe tener un punto de fusión más bajo que el conductor. Para la fabricación de hilos fusibles, se emplean aleaciones de cobre-plata, plomo- estaño, etc.

Cuando el hilo fusible se funde se producen gotas del material que pueden provocar quemaduras e incendios, por lo tanto los hilos fusibles se deben colocar en un recipiente herméticamente cerrado, llamado cartuchos fusibles.

Las partículas del hilo se convierten en gas metálico que favorece a la conducción de la corriente, provocando un arco eléctrico y produciendo la continuación del cortocircuito hasta destruir la instalación, por lo tanto los hilos fusibles deben colocarse dentro de una cámara de extinción cuya función es apagar el arco eléctrico rápidamente.

El poder de corte de un cartucho fusible es la intensidad que el fusible puede cortar en caso de cortocircuito. Normalmente los cartuchos fusibles poseen un elevado poder de corte. Están calibrados en amperios, y nos indican la intensidad que puede pasar por él sin fundirse. En las instalaciones con muchas ramificaciones se logra separar de la red solamente la zona afectada y no perturba el servicio de energía.

Los fusibles tienen el inconveniente de que son dificultes de reponer.

Los interruptores automáticos: están sustituyendo a los fusibles porque protegen de los cortocircuitos y son más rápidos contra las sobrecargas.

Los interruptores automáticos tienen la ventaja de que una vez que han abierto el circuito por sobrecarga o cortocircuito se pueden reponer manualmente con rapidez y sin necesidad de recambio.

también se fabrican calibrados en amperios y nos indican los amperios que pueden pasar por el interruptor de forma permanente sin que éste abra el circuito.

Una desventaja es que su poder de corte es inferior al de los fusibles, aunque para apagar el arco que se produce en la desconexion, los automáticos disponen de una cámara de extinción del arco.

Es aconsejable utilizar un fusible general en la instalación, para que el caso de que el interruptor automático no sea capaz de cortar una corriente demasiado elevada.

Funcionamiento de un interruptor automático: esta compuesto por dos dispositivos de protección: el relé magnético y el relé térmico, que están conectados en serie con el circuito.

-Relé magnético: se encarga de la protección de los cortocircuitos. Esta constituido por una bobina de poca resistencia eléctrica y en su interior hay un núcleo de hierro que en reposo se encuentra separado de su centro. Cuando la intensidad crece rápidamente la bobina crea un campo magnético para succionar el núcleo móvil y provocar la apertura del interruptor.

-Relé térmico: se encarga de la protección de las sobrecargas. La corriente se hace pasar por un elemento bimetalico similar al de un termostato. Cuando la lamina se calienta por efecto Joule se deforma y activa el sistema de apertura del interruptor. El relé térmico protege de las sobrecargas mejor que el fusible.

Los interruptores automáticos se fabrican con diferentes curvas de desconexion según lo que vayan a proteger:

-Curva de disparo B: Instalaciones de tipo general donde hayan intensidades de cortocircuito reducidas.

-Curva de disparo C: Instalaciones donde se vayan a prever grandes intensidades.

-Curva de disparo D: Instalaciones que generen elevados impulsos de intensidad de corriente.