Cómo ahorrar energía utilizando termostatos en calefacción y refrigeración

¿Qué es un termostato?

Un termostato es un componente, que puede ser mecánico o electrónico, utilizado como detector de temperatura en un sistema físico. El termostato controla la temperatura del sistema dentro de un umbral determinado, por ejemplo para que las habitaciones de un hogar se mantengan en un ambiente estable y confortable, independientemente de la temperatura que haya en el exterior, o de los focos de calor indirecto que se generen dentro de la propia vivienda. En este caso, las opciones de termostatos de calefacción (también de los de aire acondicionado) permiten establecer aquella temperatura que consideremos idónea, por ejemplo ajustarlo a 20º C, y el sistema de generación de calor o frío (sea una bomba de calor o de refrigeración) se activará o desactivará ante las variaciones de temperatura ambientales, equilibrando esas diferencias de manera que las personas que se hallen dentro del hogar disfruten de un estado de confort.

Un poco de historia del termostato

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Termostato analógico. Imagen cortesía de https://www.materialescalefaccion.com

El inventor holandés Cornelis Drebbel (1572–1633) fue probablemente el primero en construir y probar un termostato de mercurio, que utilizó para regular la temperatura de una incubadora de aves. El sistema funcionaba controlando el tiro de una chimenea mediante el mayor o menor cierre de su compuerta; las diferencias en la temperatura del agua que proporcionaba calefacción a los huevos, hacía que el mercurio contenido en una ampolla desplazase arriba o abajo una varilla que controlaba la compuerta del tiro, y en consecuencia la mayor o menor intensidad del fuego que alimentaba el sistema. Drebbel intentó aplicar el mismo método a un sistema mecánico de aire acondicionado, pero no tuvo éxito.

El primer termostato moderno fue desarrollado por el químico y médico escocés Andrew Ure (1778-1857) en la década de 1830. Andrew inventó el termostato bimetálico, un dispositivo en el cual uno de los metales se expande cuando aumenta la temperatura y se contrae cuando ésta decrece. Aplicó su invento a las fábricas textiles de la época, las cuales precisaban de algún sistema de corte del suministro de energía cuando aumentaba la temperatura.

El primer termostato bimetálico aplicado al hogar fue patentado en 1833 por el profesor universitario estadounidense Warren Seymour Johnson (1847–1911), y dos años más tarde presentó el primer sistema de control termostático multizona. En la misma época, el inventor estadounidense de origen suizo Albert Butz (1849–1905) inventó el termostato eléctrico y lo patentó en 1886.

A partir de entonces, numerosos sistemas mecánicos y eléctricos comenzaron a integrar termostatos bimetálicos eléctricos, para controlar sobretodo los sistemas de calor. El termostato bimetálico resultó tan eficaz como simple, y todavía hoy en día se fabrican y funcionan bajo el mismo principio de su creador.

¿Dónde se utilizan los termostatos?

Los termostatos se utilizan en cualquier sistema o dispositivo que se calienta o enfría a una temperatura determinada. Por ejemplo, en los acondicionadores de aire, calefacción de edificios, calefacciones centrales, sistemas solares de agua caliente, calentadores de agua, electrodomésticos que controlan temperaturas, incubadoras; y sistemas combinados de calor, aire y frío. En los automóviles y otras numerosas máquinas, existen variados termostatos para controlar diferentes sistemas.

En el hogar, el uso de termostatos está más extendido de lo que podamos imaginar. Así, usan termostatos, además de los citados sistemas de calefacción y aire acondicionado, la plancha de la ropa, el horno de la cocina, el extractor de aire y humos, la placa vitrocerámica, el horno microondas, la batidora eléctrica, el frigorífico, el secador de pelo, los radiadores, la lavadora cuando trabaja con determinados programas, el intermitente de las luces del árbol de Navidad, incluso nuestro ordenador personal o portátil incorpora esos dispositivos (existen termostatos en su CPU, fuente de alimentación, etc).

¿Qué tipos de termostatos existen?

Básicamente sólo existen dos tipos de termostatos: analógicos y electrónicos o digitales. Los termostatos analógicos son los más tradicionales, los bimetálicos, donde una placa de metal se dobla más o menos dependiendo de la temperatura, haciendo contacto con otra placa y cerrando un circuito, o abriéndolo cuando la placa se contrae. La temperatura de control se puede regular añadiendo al dispositivo una rueda grabada en grados, de manera que la placa móvil cierre o abra a determinada temperatura preelegida.

Los termostatos analógicos tienen ventajas y desventajas. Entre las ventajas se halla su sencillez de funcionamiento y el resultar muy económicos debido a la simplicidad del mecanismo. Entre sus desventajas está la poca precisión que ofrecen, así como tratarse de una tecnología que, aunque funciona, es ya muy antigua y superada por los que incorporan circuitos electrónicos con microprocesadores.

Por su parte, los termostatos electrónicos o digitales son una generación mucho más avanzada. Se caracterizan por disponer de una pantalla digital donde se pueden visualizar y realizar las operaciones de control que deseemos. En este tipo de termostatos los sensores, en vez de simples placas metálicas que reaccionan físicamente a la temperatura, son sustituidos por componentes electrónicos que realizan las mismas funciones, tales como termistores o diodos de temperatura, cuyas señales alimentan un circuito electrónico que, según su complejidad, puede trabajar con sencillas puertas digitales, o con circuitos más elaborados que procesan datos (microprocesadores).

Los termostatos electrónicos o digitales se dividen en varios subtipos:

Termostatos programables o cronotermostatos

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Termostato programable. Imagen cortesía de https://www.materialescalefaccion.com

Son dispositivos que se pueden programar para que el sistema de calefacción o aire acondicionado trabaje según un horario preestablecido, obteniéndose así un funcionamiento más eficiente. Por ejemplo, se puede programar un termostato para que el sistema de calefacción trabaje a la mínima potencia, incluso que se detenga cuando los habitantes del hogar están durmiendo, o que se active una hora antes de que se levanten para que la estancia se halle a una temperatura confortable. Si el termostato programable permite elegir la temperatura según hora o día de la semana, puede reducirse notablemente el ahorro de energía y, en consecuencia, el consumo y el importe de la factura eléctrica.

Termostatos inalámbricos de radiofrecuencia

Son termostatos que permiten el control del sistema de calefacción o aire acondicionado prescindiendo de la instalación de cables. La caldera o los dispositivos que deben recibir las órdenes emitidas desde el termostato (o termostatos si éstos son por zonas), pueden obtener las señales de control mediante la recepción vía radiofrecuencia. Este tipo de termostatos son muy sencillos de instalar y usar, y suelen funcionar con pilas.
Termostatos por zonas

Los termostatos digitales por zonas permiten controlar o seleccionar la temperatura idónea de cada área del hogar, como el salón, el baño o las habitaciones. Para el baño, por ejemplo, cuando deseemos utilizar la ducha, puede establecerse que haya una temperatura algo superior al resto de estancias de la casa, evitando así el golpe térmico que recibiríamos al desnudarnos. Del mismo modo, podemos mantener el comedor a una temperatura algo inferior si no la estamos utilizando con tanta frecuencia como las habitaciones.

Termostatos Wifi

Entre los termostatos digitales destacan los que utilizan Wifi, esto permite que se puedan conectar a internet y ser controlados desde cualquier lugar. Esta tecnología aporta múltiples opciones sobre los sistemas del hogar que se hallen bajo su control, ya que no sólo pueden recibir órdenes sino también ofrecer información a través de la red de variados parámetros de los aparatos que están funcionando dentro del hogar. Los termostatos que utilizan Wifi pueden ser manejados a través de aplicaciones de smartphone desde cualquier sitio en que nos encontremos. Por ejemplo, podemos ordenar a distancia que arranque la calefacción y se establezca una temperatura para el ambiente de 20º, para que al llegar al hogar hallemos la estancia agradable.

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Termostato inteligente. Imagen cortesía de
https://www.materialescalefaccion.com

Termostatos inteligentes

Los termostatos inteligentes son un paso más en la mejora de la eficiencia energética y la reducción del consumo de los sistemas de calefacción y aire acondicionado. Utilizando una conexión a internet y una aplicación de smartphone, además de las funciones habituales que ofrecen los termostatos digitales, podemos acceder a variados parámetros de regulación de potencia y temperatura del sistema, unido a características automáticas que el propio sistema resuelve por sí mismo, o consulta a través de la propia aplicación. Por ejemplo, los termostatos inteligentes pueden detectar las personas que hay dentro del hogar, evaluar si la casa está vacía o si el último morador ya abandonó la vivienda, así como detectar si las ventanas están abiertas; estos datos pueden ser evaluados por el sistema para ajustar el ambiente a la nueva situación, o consultar mediante la aplicación si lo tenemos así configurado, para que podamos responder de forma manual si lo deseamos. La capacidad de geolocalización de estas aplicaciones puede permitir incluso evaluar el tiempo que se puede tardar en acceder a la vivienda, y anticiparse a ello para regular la estancia a la temperatura adecuada. Este tipo de termostatos forman parte de la nueva generación de sistemas llamados “domóticos”, es decir, de casas que se dotan de sistemas automatizados.

Actualmente, muchos de los termostatos digitales que podemos encontrar en el mercado, presentan combinaciones de varios de estos sistemas, por lo que un termostato inteligente también suele incluir control Wifi y por zonas.

Conclusión

Utilizar termostatos para el control de nuestros sistemas de calefacción y aire acondicionado, es una forma segura de mejorar su eficiencia y obtener un ahorro notorio en la factura eléctrica. Se ha estimado, que dotándolos de termostatos inteligentes ese ahorro puede llegar al 30% de la energía consumida.

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