Resistencias eléctricas para el calentamiento de agua

El uso de las resistencias eléctricas es fundamental cuando se desea crear calor en aplicaciones concretas como, por ejemplo, los sistemas de calentamiento de agua dentro de un sistema doméstico. Un diseño correcto de los sistemas implica, también, el estudio de la configuración más adecuada en la disposición de las resistencias utilizadas.
¿Qué es una resistencia eléctrica?
Cuando hablamos de resistencia eléctrica, en primer lugar nos referimos al tamaño físico de un cuerpo que tiene la capacidad de oponerse al paso de una corriente eléctrica cuando es aplicada una diferencia de potencial. De esta propiedad física toma su nombre el componente de interés en los sistemas de calefacción.
En particular, el efecto más importante que contribuye al desarrollo del calor se llama efecto Joule y puede resumirse rápidamente mediante la siguiente fórmula:


Donde P representa la potencia disipada en forma de calor en vatios [W], R es la resistencia del componente expresada en Ohm [Ω] e I es la intensidad de corriente expresada en Amperios [A].
A partir de esta relación, es posible deducir fácilmente que existe una relación lineal con la resistencia R: cuanto mayor es R, mayor es el calor desarrollado por el componente. Además, hay una relación cuadrática con la intensidad de corriente I.

El estudio de los circuitos y la disposición de las resistencias puede resultar complicado y requiere conocimientos específicos en el campo de la ingeniería eléctrica. Es importante tener en cuenta que las resistencias pueden organizarse según diversas metodologías:
- En serie: el nodo final de una resistencia corresponde al nodo inicial de la siguiente;
- En paralelo: los puntos inicial y final son los mismos para cada resistencia;
- Mixto: representa un punto medio entre las dos disposiciones.
Además, pueden encontrarse otros componentes como inductores y condensadores en el circuito eléctrico que complican aún más su estudio y su implementación.

A veces, es posible que las resistencias eléctricas trabajen en contacto con aguas duras o especialmente agresivas. En estos casos, resulta útil tener dispositivos necesarios para la protección galvánica: los ánodos de sacrificio. Estos componentes son necesarios para mover el potencial eléctrico y deben ser metales con menos electronegatividad que la de la resistencia. De esta manera, actúan como un ánodo, mientras que la resistencia actúa como un cátodo. Por ejemplo, utilizando el hierro, algunos ánodos comúnmente usados podrían ser el magnesio, el aluminio y el zinc.
Este recurso es fundamental para garantizar tanto la seguridad del sistema y de todas las personas que se encuentran cerca, como para aumentar la durabilidad en el tiempo; reduciendo el mantenimiento y los costes asociados al desgaste, comparado con un mejor diseño inicial y unos costes ligeramente más altos.

Las resistencias eléctricas calefactoras, como se ha explicado extensamente en ocasiones anteriores, son componentes fundamentales dentro de los circuitos destinados a calentar el agua en sistemas civiles y domésticos. Un aspecto esencial, al ser componentes de circuitos eléctricos, es el paso de corriente por su interior. Para ello, es necesario el uso de materiales con una elevada conductividad para aprovechar al máximo en plena eficiencia estos componentes del circuito: entre ellos encontramos el cobre.
 

El cobre es un material ideal para la realización de resistencias eléctricas calefactoras, ya que presenta unas características únicas e idóneas para su aplicación:
- Elevada conductividad eléctrica y térmica: el cobre ocupa el segundo lugar después de la plata en cuanto este punto de vista;
- Facilidad de trabajabilidad: es un metal dúctil y maleable, idóneo para el procesamiento que permite realizar las resistencias eléctricas;
- Resistencia a la corrosión: es una característica fundamental para su aplicación en ambientes agresivos y húmedos que con el tiempo puede conducir al deterioro de muchos materiales.
Además, el cobre se utiliza en muchas aleaciones como el bronce y el latón, respectivamente con estaño y zinc, en las que sus características se combinan con las de otros elementos permitiendo obtener importantes rendimientos desde el punto de vista mecánico, térmico, químico y físico.

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