Bombas Termicas Y Maquinas De Calor

BOMBA DE CALOR O TÉRMICA (CONVERTIDOR DE CALOR)
Otro dispositivo que transfiere calor de un medio de baja temperatura a uno de alta temperatura es la bomba de calor, mostrada en forma esquemática en la figura 07. Los refrigeradores y las bombas de calor operan en el mismo ciclo, aunque difieren en objetivos. El del refrigerador es mantener el espacio refrigerado a baja temperatura quitándolecalor. La descarga de este calor a un medio de mayor temperatura es tan solo una parte de de la operación, no el propósito. El objetivo de una bomba de calor es mantener un espacio calentado a alta temperatura. Lo cual consigue al absorber el calor de una fuente de baja temperatura, como el agua de un pozo o el frio aire exterior del invierno, y suministrarlo a un medio de alta temperatura como unacasa. Figura 08.

Figura 07. El objetivo de una bomba de calor es suministrar calor QH en un espacio más caliente.

Figura 08. El trabajo suministrado a una bomba de calor se emplea para extraer energía del exterior y llevarla al interior caliente.

Un refrigerador que se pone en la ventana de una casa con su puerta abierta hacia el aire frio del exterior del invierno, funcionara como unbomba de calor, puesto que tratará de enfriar el exterior absorbiendo el calor de él y liberando este calor hacia dentro de la casa a través del serpentín que esta detrás de él. Figura 09.

Figura 09. Cuando se instala a la inversa, un acondicionador de aire funcionará como una bomba de calor.

La bomba de calor, una máquina térmica invertida, es un dispositivo para el calentamiento de casas yedificios comerciales durante el invierno y enfriamiento durante el verano. En invierno opera de modo tal que absorbe calor del ambiente y lo expulsa hacia el edificio. El refrigerante es evaporado en serpentines colocados bajo tierra o en el aire exterior, y el vapor es comprimido para su condensación mediante aire o agua, usados para calentar el edificio, a temperaturas sobre el nivel decalentamiento requerido. El costo de operación de la instalación corresponde al costo de energía eléctrica necesaria para que trabaje el compresor. Si la unidad tiene un coeficiente de desempeño │QC│/w = 4, el calor disponible para calentar la casa │QH│ es igual a cinco veces el consumo de energía del compresor.
Cualquier ventaja económica de la bomba de calor como dispositivo de calentamiento depende delcosto de la electricidad, en comparación con el costo de combustibles tales como petróleo y gas natural.
La bomba de calor sirve también para el acondicionamiento de aire en verano. El flujo del refrigerante es simplemente invertido, y el calor se absorbe del edificio y se expulsa a través de los serpentines subterráneos o hacia el aire exterior
La capacidad de un convertidor térmico, lapotencia del motor del compresor, así como la cantidad de refrigerante, deben evaluarse considerando ambas modalidades de operación. La de mayor demanda determinara la capacidad del sistema.

CRIOGENIA Y LICUEFACCION DE GASES

Los procesos de refrigeración que tienen por objetivo la producción de temperaturas muy bajas, reciben el nombre de criogénicos. El limite exacto a partir del cual se considerauna temperatura como criogénica no se encuentra rigurosamente definida; sin embargo, diversas autoridades establecen que temperaturas entre 173 K y 123 K pueden denominarse criogénicas. Para obtener tales temperaturas se utilizan frigoríficos en cascada, como los analizados anteriormente. No explicáremos aquí los detalles de un sistema tal, sino solo sus generalidades. En el sistema de cascada seemplean distintos refrigerantes en cada etapa. De manera que la temperatura del evaporador en el paso de la temperatura mas baja será la adecuada al propósito deseado; por ejemplo, para la licuación o licuefacción de un gas. Se usan distintos refrigerante, y la presión a la entrada del compresor se mantiene siempre arriba de la presión atmosférica; esto evita la infiltración del aire externo, y...