Maquinas Inteligentes: Bombas de Calor en America Latina

Bomba de Calor

Una bomba de calor es una máquina térmica que opera como un refrigerador, su gran diferencia básica radica en su uso. El refrigerador se usa esencialmente para enfriar un espacio o fluido, mientras que la bomba de calor puede usarse para proporcionar enfriamiento y calefacción. El coeficiente de operación (COP) es un parámetro importante para la evaluación de las bombas de calor, este coeficiente indica cuántas veces la energía de alta calidad suministrada a la bomba de calor se multiplica, por ejemplo, un COP de cuatro indica que por cada 1 kW suministrado se obtienen 4 kW de la bomba de calor (Estrella, 2012). Existen varias clases de bombas de calor como por el tipo de energía que consume o por la fuente y receptor de calor. La utilidad principal de estas bombas de calor son que han sido utilizadas para muchos fines como: el acondicionamiento de espacios( calefacción en lugares que son requeridos), calentamiento de albercas, para la calefacción y el enfriamiento de agua simultáneamente.

Principales componentes de una bomba de calor

1. Evaporador: transfiere el calor del ambiente, a un fluido refrigerante; su trabajo es semejante al de un intercambiador de calor.
2. Compresor: comprime el fluido refrigerante por medio de la energía mecánica de un compresor, aumentando su presión que hace aumentar la temperatura de este.
3. Condensador: es donde se cede el calor que tiene el fluido refrigerante a la fuente que se calentara (fuente caliente)
4. Valvula de expancion: reduce la presión del fluido refrigerante después de salir del condensador.
5. Fluido refrigerante: es el fluido que circula en el interior de la bomba de calor (BC), absorbe el calor del ambiente, y cede calor para calentar fluido tiene la propiedad de cambiar de estado o fase de líquido- vapor y de vapor- líquido; casi siempre este fluido es un gas.
6. Fuente fría: es el elemento que aporta la temperatura del fluido refrigerante durante su paso por el evaporador; una fuente fría es el agua, el aire, el suelo o desechos térmicos.
7. Fuente caliente: es el elemento que absorbe el calor de fluido refrigerante en el condensador, por ejemplo, un sistema de distribución de calefacción.

Las bombas de calor tienen diferentes aplicaciones dependiendo de donde se utilicen: climatización de viviendas, locales comerciales, hoteles, polideportivos, e incluso entornos industriales. Dependiendo de cuáles sean nuestras necesidades de climatización, agua caliente, y otras.

La bomba de calor toma la energía del entorno natural (el aire, el agua o la tierra) y la transporta al interior de los recintos, calentándose. También actúa a la inversa, llevando el calor del interior de los recintos hacia el exterior, refrigerándolos. Y todo ello de una forma muy eficiente, ya que la bomba de calor es capaz de transportar más calor que la energía eléctrica que se consume.

Bombas de calor aerotérmicas.

Utilizan la aerotermia (energía contenida en el aire) para funcionar. Pueden ser del tipo aire-aire y aire-agua y proporcionan aire caliente o frío dependiendo de las necesidades de temperatura dela viviendas o edificaciones.

Ventajas medioambientales

• Son equipos que utilizan una energía renovable (inagotable)
• Son altamente eficientes, con lo que reducen el consumo de energía
• Reducen la dependencia de los combustibles de origen fósil
• Reduce la emisiones de CO2

Bombas de calor geotérmicas

Obtienen el calor de la energía contenida en el subsuelo y lo transfieren al interior de la viviendas. Pueden ser del tipo tierra-aire y tierra-agua. 

Ventajas medioambientales

• Se trata de una energía limpia y renovable que aprovecha el calor del subsuelo para climatizar de forma ecológica.
• Presenta importantes ventajas respecto a otras soluciones de climatización renovables, ya que es uno de los pocos sistemas que permite obtener refrigeración, calefacción y agua caliente sanitaria con la misma instalación.
• Se puede utilizar tanto en grandes instalaciones como en viviendas unifamiliares.
• Una instalación geotérmica permite ahorrar hasta un 75% en la factura energética y reducir las emisiones de CO₂.

Ejemplos prácticos de bombas de Calor

1. Se desea climatizar una nave a 25 C mediante una bomba de calor de 2,5 kW de potencia. Si la temperatura exterior es de 5 C y la bomba funciona según un ciclo de carnot reversible, determine (iescareli, 2015).
2. Un frigorífico doméstico que debe mantener el congelador a una temperatura de -18 ºC funciona con un COP igual a la tercera parte del máximo posible. La potencia consumida es de 2 kw. Puede suponerse que el ambiente que lo rodea está a una temperatura fija de 20ºC. ¿Qué energía se está extrayendo del congelador?
3. Para resolver el problema de la calefacción de un edificio que tiene unas pérdidas de 8 Kw, un inventor asegura que ha diseñado un sistema de bomba de calor capaz de mantener una confortable temperatura de 22 ºC en invierno, extrayendo energía de un lago próximo cuyas aguas se encuentran a una temperatura de 2 ºC, todo ello gastando sólo 0.5 Kw en el funcionamiento de la bomba de calor. ¿Merece la pena acometer la fabricación del invento?

Bombas de calor a nivel nacional

A nivel nacional existen varias empresas que se dedican a la venta de estos productos que son las bombas de calor, de las cuales se pueden mencionar a las siguientes:

• Aquacobre. Es una una empresa basada en principios éticos, cuya actividad es el uso eficiente de la energía solar para aplicaciones térmicas de baja temperatura; el uso responsable del agua en beneficio de la calidad de vida de nuestros clientes; y, la conservación del medio ambiente, siendo conscientes de que este proceso va de la mano con el conocimiento y el uso de productos líderes en eficiencia, calidad y reconocimiento mundial.
• Gulfstream. El sistema más eficaz y equilibrado en la proporción calidad-costo para calentar el agua de una piscina probablemente sea la BOMBA DE CALOR. Lo que hace este dispositivo es mantener el agua de la piscina a una temperatura adecuada, sin importar la temperatura ambiente. El sistema está formado por un ventilador que toma el aire del exterior, el que pasa por un evaporador donde está almacenado, en estado líquido, un refrigerante que al ponerse en contacto con el calor del aire, el refrigerante se gasifica y es enviado a un compresor, donde incrementa su temperatura. Tras este proceso, el gas está listo para ir al intercambiador de calor (un cilindro que contiene una tubería de titanio). Por este sistema pasa el refrigerante caliente, y el agua a su vez llena el cilindro en contra flujo, es entonces cuando el agua es calentada, enfriando ésta a su vez al refrigerante, el que vuelve nuevamente a su estado líquido y regresa al evaporador, iniciándose una vez más el ciclo de calentamiento de agua de la piscina.

Conclusiones

En latinoamérica, el uso de la bomba de calor tiene gran importancia para el ahorro de energía, puesto que a diferencia de Ecuador en otros paises de latinoamerica se utiliza con un porcentaje superior al de nuestro país, lo que se deduce que debemos implementar el uso frecuente de esta bombas de calor ya que estas son amigables con el medio ambiente, y podemos obtener energía renovable sin provocar daños al planeta. Se viene implementando la introducción de estas máquinas al Ecuador gracias a diferentes empresas, que su objetivo principal: es ofrecer energía renovable mediante diferentes tipos de bombas de calor.

Para finalizar, las bombas de calor son equipos de climatización ya que son sistemas de calefacción muy eficientes, puesto que parten de la energía que la extraen de su entorno (agua, aire, tierra). Reduciendo así el impacto medio ambiental por la calefacción (bombas de calor emiten menor cantidad de CO2) comparado por la quema de combustibles fósiles. Estas bombas son reversibles lo que quiere decir que son utilizadas ´para calentar en invierno, pero también, para enfriar en verano, haciéndoles únicas en el mercado y muy convenientes para cada ciudadano que desee adquirir una máquina de estas ya que el cambio climático es una realidad, pero con estas bombas se estaría beneficiando y a la vez ayudando a reducir el impacto medio ambiental que vivimos en la acatualidad.

Referencias

1. Antonio J, A. C. (13 de julio de 2014). PROBLEMAS DE MAQUINAS TERMICAS: REFRIGERADORES,
2. BOMBAS DE CALOR . Obtenido de PROBLEMAS DE MAQUINAS TERMICAS: REFRIGERADORES, BOMBAS DE CALOR :
3. https://previa.uclm.es/profesorado/ajbarbero/S_termo/Maquinas%20termicas%20problemas.pdf
4. Aquacobre. (22 de diciembre de 2019). Aquacobre. Obtenido de Aquacobre: http://www.aquacobre.com.ec/
5. CALORYFRIO. (30 de Agosto de 2016). CALORYFRIO.com. Obtenido de CALORYFRIO.com: https://blog.caloryfrio.com/bombas-de-calor-tipos-aplicaciones/
6. Estrella, A. G. (2012). Estado actual de desarrollo de las Bombas de Calor Geotérmico. Mexico: Geotermia, Vol. 25, No.2,. iescareli. (15 de enero de 2015). ISUU. Obtenido de ISUU:
7. https://issuu.com/iesmaestrojuancalero/docs/2bach_m__quinas_frigor__ficas_probl
8. TRESPALACIOS, J. (12 de Agosto de 2015). LAS BOMBAS DE CALOR Y LA TEMPERATURA DEL MEDIO AMBIENTE. Obtenido de ECOTECHSY: https://es.slideshare.net/jtrespal/eto-las-bombas-de-calor-y-la-temperatura-del-medio-ambiente-85434110