7.- Bomba de calor reversible

Una bomba de calor utiliza Las propiedades de cambio de estado de un fluido refrigerante. Este fluido Refrigerante en estado de vapor o gas es comprimido por un compresor. Al elevar La presión cede calorías a un condensador y pasa a estado líquido. Después Atraviesa un descompresor: su presión y su temperatura se eleva, y pasa al Estado gaseoso dentro de un evaporador donde recupera calorías y genera calor.

En el Caso de una bomba de Calor reversible, este ciclo se invierte, de forma que el evaporador se colocará dentro De la estancia el condensador fuera provocando el efecto inverso: transferir el Calor de dentro del local a fuera de forma que la temperatura de la estancia Bajará. Así, obtenemos frío.

Seria Impráctico tener dos equipos, por lo cual cada intercambiador de calor (uno Dentro y otro fuera del edificio) debe funcionar tanto como condensador como Evaporador, según sea el modo de operación. Un método de lograr esto consiste en Añadir una válvula De inversión en el ciclo, además del compresor y el dispositivo De estrangulamiento.

Fluidos frigoríficos  Elevado calor latente de vaporización.
De esta manera resulta mínima la cantidad de refrigerante empleado en el circuito.

Presión de vaporización superior a la atmosférica

Si dicha presión fuese demasiado baja podría entrar aire en el circuito de refrigeración, lo que acarrearía el peligro de que el agua contenida en el aire se solidificasey obturase algún conducto.

Baja presión de condensación

Así se evita la necesidad de trabajar con presiones altas en el Compresor, lo que se traduce en un considerable ahorro, tanto en el consumo de energía como en el coste de las instalaciones.

Elevada conductividad térmica

De este modo no son necesarias grandes superficies de intercambio.

Baja viscosidad

Para que las pérdidas de carga en el circuito no resulten excesivas. 

Inercia química

Es decir, que no reaccione Con los materiales que componen el circuito ni con el aceite del compresor.

Estabilidad química

Que no Se descomponga durante el funcionamiento de la instalación.
Ha de ser inmiscible o totalmente miscible en el aceite del compresor.La solubilidad parcial da origen a problemas de depósitos de Aceite en el evaporador.

Ha de ser soluble en agua

De esta forma se evita que el agua libre Pueda formar cristales de hielo. Por este motivo, los circuitos de refrigeraciónvan provistos de filtros Deshidratantes.

Causas Que motiven su utilización:

– Impiden, en caso de fugas, que el refrigerante contamine el recinto que se Desea enfriar.

– Actúan Como agentes de inercia frigorífica frente a posibles averías.

– Como Entran en contacto con la sustancia a enfriar y su conductividad térmica es Mayor que la del aire, permiten conseguir un enfriamiento más rápido (lo que Tiene una especial importancia en el caso de la congelación de alimentos).

Un ciclo Otto ideal es una aproximación Teórica al comportamiento de un motor de explosión. Las fases de operación de Este motor son las siguientes:

Admisión (1)

El pistón baja con la Válvula de admisión abierta, aumentando la cantidad de mezcla (aire + Combustible) en la cámara. Esto se modela como una expansión a presión Constante (ya que al estar la válvula abierta la presión es igual a la Exterior). En el diagrama PV aparece como la línea recta E→A.

Compresión (2)

El pistón sube Comprimiendo la mezcla. Dada la velocidad del proceso se supone que la mezcla No tiene posibilidad de intercambiar calor con el ambiente, por lo que el Proceso es adiabático. Se modela como la curva adiabática reversible A→B, Aunque en realidad no lo es por la presencia de factores irreversibles como la Fricción.

Combustión

Con el Pistón en su punto más alto, salta la chispa de la bujía. El calor generado en La combustión calienta bruscamente el aire, que incrementa su temperatura a Volumen prácticamente constante (ya que al pistón no le ha dado tiempo a Bajar). Esto se representa por una isócora B→C. Este paso es claramente Irreversible, pero para el caso de un proceso isócoro en un gas ideal el Balance es el mismo que en uno reversible.

Expansión (3)

La alta Temperatura del gas empuja al pistón hacia abajo, realizando trabajo sobre él. De nuevo, por ser un proceso muy rápido se aproxima por una curva adiabática Reversible C→D.

Escape (4)

Se abre la válvula de Escape y el gas sale al exterior, empujado por el pistón a una temperatura Mayor que la inicial, siendo sustituido por la misma cantidad de mezcla fría en La siguiente admisión. El sistema es realmente abierto, pues Intercambia masa con el exterior. No obstante, dado que la cantidad de aire que Sale y la que entra es la misma podemos, para el balance energético, suponer Que es el mismo aire, que se ha enfriado. Este enfriamiento ocurre en dos Fases. Cuando el pistón está en su punto más bajo, el volumen permanece Aproximadamente constante y tenemos la isócora D→A. Cuando el pistón empuja el Aire hacia el exterior, con la válvula abierta, empleamos la isobara A→E, Cerrando el ciclo.

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