Circuito frigorífico bomba de calor

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1. MÁQUINA FRIGORÍFICA

Una máquina frigorífica es todo dispositivo capaz de hacer descender la temperatura de un determinado objeto o lugar para hacerla inferior a la de su entorno.

1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Para explicar el funcionamiento de las máquinas frigoríficas, hemos de tener en cuenta el Segundo Principio de la Termodinámica, según el cual es imposible que una máquina térmica extraiga calor de un foco frío y lo ceda todo a un foco caliente, sin recibir un trabajo mecánico adicional desde el exterior.1.2. CONSTITUCIÓN.

Las máquinas frigoríficas más extendidas son las llamadas de compresión y están constituidas por cuatro elementos básicos: el compresor, el condensador, el sistema de expansión y el evaporador.
El fluido frigorígeno circula en circuito cerrado por el sistema y sufre una serie de transformaciones:

* En primer lugar, es comprimido en el compresor: se aumenta la presión del refrigerante para facilitar la condensación posterior y posibilitar la circulación del fluido. Este proceso no se lleva a cabo espontáneamente por lo que, para que se produzca, es necesario aportar una cierta cantidad de energía, W.

* A continuación, es licuado por enfriamiento en el condensador. Este cambio de estado supone una cesión de calor Q1 calorías.

* Después, es sometido a un proceso de expansión en el sistema de expansión: la válvula de expansión reduce la presión del fluido hasta alcanzar la del evaporador. Este proceso provoca el enfriamiento del refrigerante.

* Al llegar al evaporador, el fluido se evapora. Para efectuar este nuevo cambio de estado, ha de tomar una cantidad de calor, Q2, con lo que se produce el enfriamiento del recinto que queremos refrigerar.

* Tras la evaporación, el fluido recupera las condiciones iniciales, por lo que pasa de nuevo al compresor para iniciar un nuevo ciclo.1.5. APLICACIONES.

Las máquinas frigoríficas se emplean en multitud de ámbitos:

* La industria alimentaria las emplea para almacenar y conservar artículos y productos mediante la refrigeración o la congelación.

* La distribución de artículos perecederos se lleva a cabo a través de vagones o camiones frigoríficos.

* El acondicionamiento de aire es habitual en edificios y viviendas.

* En la refrigeración y la congelación domésticas se utilizan neveras y arcones congeladores.

* En medicina, se usan para enfriar los órganos que van a trasplantarse (hipotermia).

2. BOMBA DE CALOR

Una bomba de calor es una máquina frigorífica capaz de aprovechar el calor cedido en el condensador para calentar un determinado espacio. En realidad, no produce calor sino que lo transporta, y funciona en sentido inverso al de una máquina frigorífica.2.1. CONSTITUCIÓN Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

El circuito clásico de una bomba de calor contiene esencialmente los mismos elementos que la instalación o máquina frigorífica: compresor, sistema de expansión, condensador y evaporador.El principio de funcionamiento de la bomba de calor es el mismo que el explicado en el apartado anterior para la máquina frigorífica. La única diferencia entre ambas está en la finalidad que se persigue:

* La máquina frigorífica está destinada y proyectada exclusivamente para producir un efecto frigorífico en el evaporador.

* La bomba de calor está destinada y proyectada para producir un efecto frigorífico en el evaporador y un efecto calorífico en el condensador.

En general, una bomba de calor puede ser utilizada de una forma altamente beneficiosa cuando concurren tres circunstancias:

* Se dispone de un foco frío a temperatura relativamente elevada y constante. El caso ideal sería el aire de las zonas mediterráneas en invierno, el agua de los lagos y ríos o el suelo.

* Se desea una fuente de calor a temperatura no muy elevada.

* Se dispone de una fuente de energía para el compresor. Puede ser energía eléctrica, gas natural, gasolina o gasóleo.

bombas de calor aire aireEn primer lugar deberemos afirmar que las bombas de calor son sistemas que permiten el intercambio de energía de manera controlada entre el sistema y el ambiente, por lo tanto las mismas son capaces de calentar o enfriar un espacio obteniendo la energía del ambiente exterior.


Su gran y notable diferencia es de qué elemento obtienen la energía y bajo que elemento la liberan, es así que encontramos bombas de calor capases de calentar agua o aire, dependiendo el sistema al cual nos referimos. La bomba de calor aire-aire, funciona aprovechándose de un elemento químico denominado refrigerante, el refrigerante es una sustancia que entrega o pierde calor dependiendo su estads así que la bomba de calor aire-aire, dispone dentro de su sistema de un conjunto de implementos que manipulan el refrigerante, haciendo que el mismo varíé de estado y presión, por lo tanto entregando o retirando calor del ambiente según sea convenido por el usuario. 
El refrigerante es un fluido, que libera calor por condensación a alta presión y cede calor por evaporación a baja presión. 
La disposición dinámica del sistema permite disponer de un evaporador y un condensador, responsables de la variación del estado del refrigerante, la presión por otra parte es ejercida por un compresor de manera controlada entrega el refrigerante a la presión determinada. 
Todo este sistema en contacto con el ambiente genera el intercambio con el mismo modificando y aclimatando los espacios. 

bombas de calor agua aguaLa bomba de calor agua-agua manipula un químico en su interior denominado refrigerante, el mismo será adulterado en su presión y temperatura, la manipulación de estas variables en sus estados le permitirán al químico retirar calor del elemento que se encuentra en contacto con el mismo y liberarlo cuando se inflija un cambio drástico de su estado. 
En este caso el refrigerante tomara el calor del agua de manantial, rió o arroyo y la devolverá al sistema de agua de la casa, estos dos torrentes de agua no se relacionaran entre si en el interior de la bomba solo tendrán conectando con el refrigerante que se encargara de retirar o entregar calor según se disponga. 
En el interior de la bomba el químico es controlado por varios sistemas, su cambio de estado es propiciado por un evaporador y un condensador los cuales trabajan a una temperatura justa y constante evitando que la misma merme su rendimiento, por otra parte un termostato le indicada a la bomba cuanto calor intercambiar entre los dos elementos, y un compresor determinara la presión de expulsión y velocidad de recorrido del refrigerante por el sistema. 
Importante tener en cuenta la humidificación y la deshumidificación del ambiente según las necesidades personales 
Como podemos apreciar las bombas de calor también pueden funcionar a la inversa enfriando el líquido entregado y calentando el exterior, este sistema se genera gracias a las denominadas válvulas de 4 vías y la tecnología que propicia el cambio de flujo del químico dentro del sistema es denominada inverter, las cuales pueden hacer que el refrigerante circule en ambos sentidos. 


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