Fundamentos Técnicos de los Sistemas de Refrigeración y Bombas de Calor

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Características de los Fluidos Frigorígenos

  • No toxicidad: Deben ser seguros para el entorno y las personas.
  • Seguridad: No deben ser fácilmente inflamables ni susceptibles de provocar explosiones.
  • Viscosidad adecuada: Deben poseer una viscosidad que impida la aparición de fugas.
  • Estabilidad química: No han de ser corrosivos para los metales del sistema.

Funcionamiento de una Máquina Frigorífica

Este sistema aprovecha el efecto frigorífico mediante el siguiente ciclo:

  1. Compresión: Se introduce energía (W) al compresor para obtener gas a presión elevada.
  2. Condensación: El gas pasa por el condensador, donde se licua para convertirse en líquido, cediendo una cantidad de calor (Q1).
  3. Expansión: El líquido atraviesa el sistema de expansión, disminuyendo su presión.
  4. Evaporación: Al llegar al evaporador, el fluido absorbe calor (Q2), produciendo el enfriamiento y obteniendo gas a baja presión.

Funcionamiento de una Máquina de Calor

Opera bajo los mismos principios que la máquina frigorífica, pero con el objetivo de aprovechar el calor generado en el proceso.

Tipos de Bombas de Calor

Bomba de Calor Agua-Agua

El foco frío suele ser agua de pozo (entre 13º y 15º). Mediante una bomba, el agua llega al evaporador donde cede calor (Q2) y se evapora, saliendo hacia el desagüe a 5º C. El agua que entra en el condensador absorbe el calor (Q1) cedido por el fluido, resultando en agua caliente a 50º C.

Bomba de Calor Aire-Aire

Utiliza aire ambiental (aprox. 15º) como foco frío, impulsado por un ventilador hacia el evaporador. El fluido frigorígeno absorbe calor (Q2) para evaporarse, enfriando el aire de salida a 5º. En el condensador, se utiliza aire a 30º como foco caliente; el fluido cede calor (Q1) al licuarse, elevando la temperatura del aire a 50º para la climatización ambiental.

Ciclo Termodinámico: Descripción de Fases

  • AB: Aumenta la presión y disminuye el volumen debido a la compresión del fluido.
  • BC: Presión constante y disminución de volumen; el gas se convierte en líquido (menor volumen) y cede calor (Q1) al exterior.
  • CD: La presión disminuye y el volumen aumenta durante la expansión.
  • DA: El volumen aumenta bruscamente a presión constante al pasar por el evaporador y convertirse en gas, absorbiendo calor (Q2) del exterior.
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