{"id":40325,"date":"2019-09-18T17:47:58","date_gmt":"2019-09-18T16:47:58","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-bomba-de-calor-reversible-calefaccion-y-refrigeracion-definicion\/"},"modified":"2020-01-08T13:38:07","modified_gmt":"2020-01-08T12:38:07","slug":"que-es-la-bomba-de-calor-reversible-calefaccion-y-refrigeracion-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-bomba-de-calor-reversible-calefaccion-y-refrigeracion-definicion\/","title":{"rendered":"Qu\u00e9 es la bomba de calor reversible – Calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n – Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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Las bombas de calor reversibles funcionan en cualquier direcci\u00f3n para proporcionar calefacci\u00f3n o aire acondicionado (enfriamiento) al espacio interno.\u00a0Bombas de calor reversibles: calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
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Bomba de calor: c\u00f3mo funciona<\/h2>\n
\"Bomba<\/a>
Bomba de calor, refrigerador, aire acondicionado: principio b\u00e1sico de funcionamiento<\/figcaption><\/figure>\n

El t\u00e9rmino\u00a0bomba de calor<\/strong>\u00a0generalmente se reserva para un dispositivo que puede calentar una casa en invierno mediante el uso de un motor el\u00e9ctrico que funciona W para llevar el calor\u00a0Q\u00a0fr\u00edo<\/sub><\/strong>\u00a0desde el exterior a baja temperatura y entrega calor\u00a0Q\u00a0caliente<\/sub><\/strong>\u00a0al calentador dentro de la casa.<\/p>\n

El principio de funcionamiento de los\u00a0refrigeradores<\/strong>\u00a0,\u00a0aires acondicionados<\/strong>\u00a0y\u00a0bombas de calor<\/strong>\u00a0es\u00a0el mismo<\/strong>\u00a0y es exactamente el\u00a0reverso<\/strong>\u00a0de un\u00a0motor t\u00e9rmico<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0En general, una\u00a0bomba de calor<\/strong>\u00a0es un dispositivo que transfiere energ\u00eda t\u00e9rmica de una\u00a0fuente de calor<\/strong>\u00a0a un ”\u00a0disipador de calor<\/strong>\u00a0“, pero en este caso la transferencia se produce en la direcci\u00f3n opuesta a la transferencia espont\u00e1nea de calor mediante la\u00a0absorci\u00f3n de calor<\/strong>\u00a0de un\u00a0espacio fr\u00edo<\/strong>\u00a0y su\u00a0liberaci\u00f3n<\/strong>\u00a0a un\u00a0uno m\u00e1s c\u00e1lido<\/strong>.\u00a0Como se muestra en la figura, al realizar un trabajo externo W, el calor se toma de una regi\u00f3n de baja temperatura (fuente de calor) y una mayor cantidad de calor se extrae a una temperatura m\u00e1s alta (disipador de calor).<\/p>\n

El ciclo o m\u00e9todo termodin\u00e1mico m\u00e1s utilizado para calefacci\u00f3n, aire acondicionado, refrigeradores y bombas de calor es el\u00a0ciclo de compresi\u00f3n de vapor<\/strong><\/a>\u00a0.<\/p>\n

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Bombas de calor reversibles<\/span><\/h2>\n

\"Bomba<\/a>Las bombas de calor reversibles<\/span><\/strong>\u00a0funcionan en cualquier direcci\u00f3n para proporcionar\u00a0<\/span>calefacci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0o\u00a0<\/span>aire acondicionado<\/span><\/strong>\u00a0(enfriamiento) al espacio interno.\u00a0Emplean una\u00a0<\/span>v\u00e1lvula de inversi\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0para invertir el flujo de refrigerante desde el compresor a trav\u00e9s del condensador y las bobinas de evaporaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

Calefacci\u00f3n y Aire Acondicionado<\/span><\/strong><\/p>\n

En el\u00a0<\/span>modo de calefacci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0, las bombas de calor son tres o cuatro veces m\u00e1s efectivas en el calentamiento (es decir, pueden tener COP = 4) que los calentadores de resistencia el\u00e9ctrica simples que usan la misma cantidad de electricidad.\u00a0El costo t\u00edpicamente instalado para una bomba de calor es aproximadamente 20 veces mayor que para los calentadores de resistencia.\u00a0En el modo de calefacci\u00f3n, la bobina exterior es un evaporador, mientras que la interior es un condensador.<\/span><\/p>\n

En\u00a0<\/span>el modo de enfriamiento<\/span><\/strong>\u00a0, el flujo se invierte y la bobina exterior es un condensador, mientras que la interior es un evaporador.\u00a0En el modo de calefacci\u00f3n, la bobina exterior es un evaporador, mientras que la interior es un condensador.\u00a0El COP para el modo de enfriamiento es menor que para el modo de calentamiento, porque el trabajo realizado por el compresor se utiliza solo durante el modo de calentamiento.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Coeficiente de rendimiento: bomba de calor, refrigerador, aire acondicionado<\/span><\/h2>\n

En general, la\u00a0<\/span>eficiencia t\u00e9rmica<\/span><\/strong><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong>\u00ba<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, de cualquier\u00a0<\/span>motor t\u00e9rmico<\/span><\/a>\u00a0como la relaci\u00f3n entre el\u00a0<\/span>trabajo<\/span><\/a>\u00a0que hace,\u00a0<\/span>W<\/span><\/strong>\u00a0, para el\u00a0<\/span>calor<\/span><\/a>\u00a0de entrada a la alta temperatura, Q\u00a0<\/span>H<\/span><\/sub>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"f\u00f3rmula<\/a><\/p>\n

La\u00a0<\/span>eficiencia t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>\u03b7\u00a0<\/span><\/em><\/strong>th<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0, representa la fracci\u00f3n de\u00a0<\/span>calor<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>Q\u00a0<\/span><\/strong>H<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, que se convierte\u00a0<\/span>en trabajo<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Bomba<\/a>
Bomba de calor, refrigerador, aire acondicionado: principio b\u00e1sico de funcionamiento<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Pero en\u00a0<\/span>bombas de calor<\/span><\/strong>\u00a0y\u00a0<\/span>refrigeradores<\/span><\/strong>\u00a0, el trabajo no es una salida.\u00a0Para una bomba de refrigeraci\u00f3n o de calor, la eficiencia t\u00e9rmica indica el grado en que la energ\u00eda agregada por el trabajo se convierte en salida neta de calor.\u00a0Desde un punto de vista econ\u00f3mico, el\u00a0<\/span>mejor ciclo de refrigeraci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0es aquel que\u00a0<\/span>elimina la mayor cantidad de calor<\/span><\/strong>\u00a0del interior del refrigerador (dep\u00f3sito fr\u00edo) para el menor gasto de trabajo mec\u00e1nico o energ\u00eda el\u00e9ctrica.\u00a0La relaci\u00f3n relevante es, por lo tanto, cuanto mayor sea esta relaci\u00f3n, mejor ser\u00e1 el refrigerador.\u00a0Llamamos a esta relaci\u00f3n el\u00a0<\/span>coeficiente de rendimiento<\/span><\/strong>\u00a0, denotado por\u00a0<\/span>COP<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

El\u00a0<\/span>coeficiente de rendimiento<\/span><\/strong>\u00a0, \u00a0\u00a0<\/span>COP,<\/span><\/strong>\u00a0se define tambi\u00e9n para las bombas de calor, pero en este punto seguimos el calor neto agregado al dep\u00f3sito caliente.\u00a0El\u00a0<\/span>COP<\/span><\/strong>\u00a0generalmente excede 1, especialmente en bombas de calor, porque, en lugar de simplemente convertir el trabajo en calor,\u00a0<\/span>bombea calor adicional<\/span><\/strong>\u00a0desde una fuente de calor hacia donde se requiere el calor.<\/span><\/p>\n

En general, el\u00a0<\/span>COP<\/span><\/strong>\u00a0depende en gran medida de las condiciones de funcionamiento, especialmente la temperatura absoluta y la temperatura relativa entre el disipador de calor y el sistema.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Coeficiente de rendimiento: refrigerador, aire acondicionado<\/span><\/h2>\n

El\u00a0<\/span>coeficiente de rendimiento<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>COP<\/span><\/strong>\u00a0, de un\u00a0<\/span>refrigerador<\/span><\/strong>\u00a0se define como el calor retirado del dep\u00f3sito fr\u00edo Q\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0(es decir, dentro de un refrigerador) dividido por el trabajo W realizado para eliminar el calor (es decir, el trabajo realizado por el compresor).<\/span><\/p>\n

\"COP<\/a><\/p>\n

Como se puede ver, mejor (m\u00e1s eficiente) es el refrigerador cuando m\u00e1s calor\u00a0<\/span>Q\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0se puede quitar del interior del refrigerador para una cantidad determinada de trabajo.\u00a0Dado que la\u00a0<\/span>primera ley de la termodin\u00e1mica<\/span><\/a>\u00a0debe ser v\u00e1lida tambi\u00e9n en este caso (Q\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0+ W = Q\u00a0<\/span>caliente<\/span><\/sub>\u00a0), podemos reescribir la ecuaci\u00f3n anterior:<\/span><\/p>\n

\"COP<\/a><\/p>\n

Para un refrigerador ideal (sin p\u00e9rdidas e irreversibilidades) se puede derivar que:<\/span><\/p>\n

\"COP<\/a><\/p>\n

Estas f\u00f3rmulas se aplican tambi\u00e9n para un\u00a0<\/span>aire acondicionado<\/span><\/strong>\u00a0, que funciona de manera muy similar a un refrigerador.<\/span><\/p>\n

Por otro lado, los COP para calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n son diferentes.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Coeficiente de rendimiento: bomba de calor<\/span><\/h2>\n

Para calentar, el\u00a0<\/span>COP<\/span><\/strong>\u00a0es la relaci\u00f3n del calor agregado al sistema (dep\u00f3sito caliente).\u00a0Usando la primera ley de la termodin\u00e1mica, defina COP tambi\u00e9n como el calor eliminado del dep\u00f3sito fr\u00edo m\u00e1s el trabajo de entrada al trabajo de entrada.<\/span><\/p>\n

\"coeficiente<\/a><\/p>\n

Para una bomba de calor ideal (sin p\u00e9rdidas e irreversibilidades) se puede derivar que:<\/span><\/p>\n

\"coeficiente<\/a><\/p>\n

Tenga en cuenta que estas ecuaciones deben usar una\u00a0<\/span>escala de temperatura absoluta<\/span><\/strong>\u00a0(T\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0, T\u00a0<\/span>caliente<\/span><\/sub>\u00a0) y es solo una\u00a0<\/span>eficiencia te\u00f3rica m\u00e1xima<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0De acuerdo con la f\u00f3rmula anterior, el COP m\u00e1ximo alcanzable para T\u00a0<\/span>caliente<\/span><\/sub>\u00a0= 35 \u00b0 C (308 K) y T\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0= 0 \u00b0 C (273 K) ser\u00eda 8.8.\u00a0Pero en realidad, los mejores sistemas est\u00e1n alrededor de 4.5.<\/span><\/p>\n

Como se puede ver, el COP de un sistema de bomba de calor se puede mejorar reduciendo la\u00a0<\/span>diferencia de temperatura<\/span><\/strong>\u00a0(T\u00a0<\/span>caliente<\/span><\/sub>\u00a0– T\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0).\u00a0Por lo tanto, la reducci\u00f3n de la temperatura de salida (T\u00a0<\/span>caliente<\/span><\/sub>\u00a0) es muy eficiente, pero requiere una transferencia de calor muy eficiente desde el sistema de bomba de calor a los alrededores (es decir, uso de piso entubado).\u00a0Un aumento en la temperatura de entrada (T\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0) significa, por ejemplo, una fuente de calor del suelo de gran tama\u00f1o.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Ejemplo – Bomba de calor – Calefacci\u00f3n y aire acondicionado<\/span><\/h2>\n

Una\u00a0<\/span>bomba de calor reversible<\/span><\/strong>\u00a0tiene un coeficiente de rendimiento,\u00a0<\/span>COP = 3.0<\/span><\/strong>\u00a0, cuando funciona en\u00a0<\/span>modo calefacci\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Su compresor consume\u00a0<\/span>1500 W<\/span><\/strong>\u00a0de energ\u00eda el\u00e9ctrica.<\/span><\/p>\n

    \n
  1. Calcular la cantidad de calor (\u00a0<\/span>Q\u00a0<\/span><\/strong>caliente<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0) que la bomba de calor puede agregar a una habitaci\u00f3n?<\/span><\/li>\n
  2. Si la\u00a0<\/span>bomba de calor<\/span><\/strong>\u00a0se cambiara al\u00a0<\/span>modo de enfriamiento<\/span><\/strong>\u00a0(es decir, para actuar como aire acondicionado en el verano), \u00bfcu\u00e1l esperar\u00eda que fuera su\u00a0<\/span>coeficiente de rendimiento<\/span><\/strong>\u00a0?\u00a0Suponga que todo lo dem\u00e1s permanece igual y descuide todas las dem\u00e1s p\u00e9rdidas.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n

    Soluci\u00f3n:<\/span><\/p>\n

    De la\u00a0<\/span>COP<\/span><\/strong>\u00a0, que se define como:<\/span><\/p>\n

    \"coeficiente<\/a><\/p>\n

    La cantidad de calor que la bomba de calor puede agregar a una habitaci\u00f3n es igual a:<\/span><\/p>\n

    Q\u00a0<\/span><\/strong>caliente<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0=\u00a0<\/span>calentamiento<\/span><\/sub>\u00a0COP\u00a0x W = 3 x 1500 =\u00a0<\/span>4500 W o 4500 J \/ s<\/span><\/strong><\/p>\n

    En el caso del\u00a0<\/span>modo de enfriamiento<\/span><\/strong>\u00a0, la bomba de calor (aire acondicionado) con\u00a0motor de\u00a0<\/span>1500 W<\/span><\/strong>\u00a0puede llevar el calor\u00a0<\/span>Q\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0desde el interior de la casa y luego descargar Q\u00a0<\/span>caliente<\/span><\/sub>\u00a0= 4500 W al calor exterior.\u00a0Usando la primera ley de la termodin\u00e1mica, que establece:<\/span><\/p>\n

    Q\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0+ W = Q\u00a0<\/span><\/strong>caliente<\/span><\/strong>\u00a0,<\/span><\/sub><\/p>\n

    obtenemos el calor,\u00a0<\/span>Q\u00a0<\/span>fr\u00eda<\/span><\/sub>\u00a0= 3,000 W<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0De la definici\u00f3n:\u00a0<\/span>COP\u00a0<\/span>refrigeraci\u00f3n<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= 3000\/1500 =\u00a0<\/span>2<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

    Tenga en cuenta que, en este ejemplo, tenemos muchos supuestos.\u00a0Por ejemplo, supusimos que la diferencia de temperatura (T\u00a0<\/span>caliente<\/span><\/sub>\u00a0– T\u00a0<\/span>fr\u00edo<\/span><\/sub>\u00a0) es la misma para ambos modos.\u00a0Pero hemos intercambiado dep\u00f3sitos, sin ning\u00fan impacto en la COP.\u00a0Es solo un ejemplo ilustrativo.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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    \n

    ……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

    Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Las bombas de calor reversibles funcionan en cualquier direcci\u00f3n para proporcionar calefacci\u00f3n o aire acondicionado (enfriamiento) al espacio interno.\u00a0Bombas de calor reversibles: calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n.\u00a0Ingenieria termal Bomba de calor: c\u00f3mo funciona Bomba de calor, refrigerador, aire acondicionado: principio b\u00e1sico de funcionamiento El t\u00e9rmino\u00a0bomba de calor\u00a0generalmente se reserva para un dispositivo que puede calentar una casa … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"\nQu\u00e9 es la bomba de calor reversible - Calefacci\u00f3n y refrigeraci\u00f3n - Definici\u00f3n<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Las bombas de calor reversibles funcionan en cualquier direcci\u00f3n para proporcionar calefacci\u00f3n o aire acondicionado (enfriamiento) al espacio interno. 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