ESCUELA DE INGENIERÍA MINERA E INDUSTRIAL DE ALMADÉN.
UNIVERSIDAD DE CASTILLA- LA MANCHA.
BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
ASIGNATURA:
TERMODINÁMICA TÉCNICA.
BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
MIGUEL ÁNGEL LOZOYA MARTÍNEZ
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
BEATRIZ ARTERO LAPARRA.VÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ.
MIGUEL ÁNGEL LOZOYA MARTÍNEZ.
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN...........................................................................................................3
2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES, PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS Y CICLOS TERMODINÁMICOS QUE RIGEN EL FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS DE CALOR..........................................................................................................4
2.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES..................................................................4
2.2. PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS Y CICLOS TERMODINÁMICOS..5
2.2.1. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS CERRADOS..............................................................................................5
2.2.2. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA..........................6
2.2.4. CICLOS ESTANDAR DE REFRIGERACION POR COMPRESION DE VAPOR....................................................................................................................10
2.2.5. CICLO DE REFIGERACIÓN POR ABSORCIÓN...............................14
3. TIPOS DE BOMBA DE CALOR.............................................................................16
3.1. TIPO DE INSTALACIÓN..................................................................................16
3.2. TIPO DE ENERGÍA.............................................................................................17
3.3. TIPO DE CICLO QUE SIGUEN......................................................................19
3.4. TIPO DE MORFOLOGÍA DE LA BOMBA...................................................19
3.5. TIPO DE ELEMENTOS.....................................................................................20
3.5.1. BOMBAS DE CALOR AIRE-AGUA.......................................................20
3.5.2. BOMBAS DE CALOR AIRE-AIRE.........................................................20
3.5.3. BOMBAS DE CALOR AGUA-AGUA.....................................................21
3.5.4. BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA.....................................................21
4. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS COMPONENTES DE LA BOMBA DE CALOR....................................................................................................................................22
4.1. COMPRESOR........................................................................................................22
4.1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS COMPRESORES......................................22
4.1.2. ELEMENTOS AUXILIARES DEL COMPRESOR..............................25
4.2. CONDENSADORES............................................................................................28
4.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES...............................28
4.3. TORRE DE REFRIGERACIÓN........................................................................29BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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4.4. DISPOSITIVO DE EXPANSIÓN....................................................................31
4.4.1. TIPOS DE DISPOSITIVOS DE EXPANSIÓN....................................31
4.5. EVAPORADORES...............................................................................................32
4.6. OTROS DISPOSITIVOS...................................................................................34
5. ASOCIACIÓN DE LAS BOMBAS DE CALOR..................................................35
5.1. ENERGÍA SOLAR + BOMBA DE CALOR AIRE-AGUA........................35
5.2. SUELO RADIANTE + BOMBA DE CALOR...............................................36
6. FLUIDOS REFRIGERANTES..................................................................................37
6.1. PROPIEDADES FISICAS DE LOS REFRIGERANTES...........................37
6.2. PROPIEDADES TERMODINAMICAS DE LOS REFRIGERANTES...38
6.3. PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS REFRIGERANTES......................48
7. APLICACIONES DE LAS BOMBAS DE CALOR..............................................60
7.1. SECTOR RESIDENCIAL...................................................................................60
7.2. SECTOR TERCIARIO.........................................................................................63
7.3. CLIMATIZACIÓN DE PISCINAS...................................................................65
7.4. SECTOR INDUSTRIAL.....................................................................................65
8. EFICACIA DE LAS BOMBAS DE CALOR Y LÍMITES DE FUNCIONAMIENTO..........................................................................................................69
8.1 LÍMITES DE FUNCIONAMIENTO................................................................71
9. REGULACIÓN DE LA POTENCIA........................................................................73
9.1. REGULACIÓN POR TIEMPO..........................................................................73
9.2. REGULACIÓN POR TEMPERATURA DEL CALOPORTADOR..........74
9.3. REGULACIÓN POR CAUDAL.........................................................................75
10. NORMATIVA Y REGLAMENTACIÓN.............................................................76
11. BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................85
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1. INTRODUCCIÓN.
Este trabajo se va a centrar en el estudio termodinámico de las bombas de
calor, que no son más que un equipo cuyo funcionamiento se basa en los
principios de la termodinámica, ya que son sistemas termodinámicos
cerrados. Su objetivo es transportar energía calorífica de un ambiente a
otro.
Siguiendo el segundo principio de la termodinámica, los motores térmicos
consumen energía térmica y producen energía mecánica, pero las
máquinas térmicas que realizan un ciclo inverso al de los motores térmicos
(máquinas refrigerantes o bombas de calor), es decir, consumen energía
mecánica y ceden calor.
Motor térmico Máquina frigorífica
Sin embargo, en ambos ciclos, la máquina es la misma aunque el objetivo
es diferente. Cuando la máquina la utilizamos para absorber calor de un
recinto se llama máquina frigorífica. Si, por el contrario, lo que hacemos es
ceder calor al recinto, la máquina se denomina bomba de calor. Y si se trata
de una máquina capaz de absorber calor en unas ocasiones y de ceder calor
en otras, se denomina bomba de calor reversible.
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2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES, PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS
Y CICLOS TERMODINÁMICOS QUE RIGEN EL FUNCIONAMIENTO DE
LAS BOMBAS DE CALOR.
2.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES.
No podemos definir bomba de calor como una máquina frigorífica que
funcione a la inversa, pero sí que el funcionamiento de la bomba de calor
sigue el mismo ciclo que una máquina frigorífica.
En este ciclo se producen intercambios de calor en los cuales intervienen los
calores latentes de evaporización y de condensación de los fluidos
utilizados. En la evaporación se sustrae energía del medio ambiente en
forma de calor que es absorbido por el fluido frigorífico, pasando del estado
líquido a estado vapor a presión constante.
En la condensación se libera energía al medio que se pretende aumentar de
temperatura mediante el paso de fluido refrigerante del estado vapor al
estado líquido a temperatura constante.
El calor cedido por el condensador será igual al calor absorbido por el
evaporador en el foco frío más el calor resultante de la transformación del
trabajo mecánico realizado por el compresor en forma de calor.
REFRIGERACIÓN: Se utiliza para mantener espacios que se quieren
acondicionar a temperatura constante.
El ciclo de Refrigeración tiene la función de
transferir calor de una fuente de baja temperatura
hacia una fuente de temperatura superior. En una
máquina térmica, el calor q1 es absorbido del foco
caliente y pasa al foco frío como q2, cediendo un
trabajo W=q1+q2. El proceso inverso no puede suceder por sí solo, ya que el
enunciado de Clausius del Segundo Principio fue:
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“No puede existir una máquina térmica de funcionamiento cíclico
que pase calor de un manantial calorífico a baja temperatura a otro
manantial calorífico a alta temperatura sin absorber un trabajo del
ambiente.”
2.2. PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS Y CICLOS TERMODINÁMICOS
2.2.1. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA PARA
SISTEMAS CERRADOS
El Primer Principio de la Termodinámica es la aplicación del Principio de la
Conservación de la Energía a la energía térmica.
Consideremos un sistema cerrado que realiza un determinado proceso
durante el cual para ir desde el estado inicial 1 hasta el estado final 2
intercambia una determinada cantidad de calor con el ambiente e
intercambia, asimismo, un determinado trabajo.
El Primer Principio de la Termodinámica establece que:
“La diferencia entre el calor y el trabajo intercambiados con el
ambiente por el sistema es igual a la variación de la energía interna
sufrida por el sistema.”
du=δq−δW
∆u=q−W
Aplicando el primer principio a cada uno de los procesos, obtenemos:
PROCESOS ADIABÁTICO
En todo proceso adiabático un sistema intercambia trabajo a costa de una
variación de la energía interna del sistema.
q=0 ∆u=−W
PROCESOS CÍCLICOS
En todo proceso cíclico el trabajo intercambiado por el sistema es igual a la
cantidad de calor intercambiado por el sistema con el ambiente.
∆u=0 Q=W
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PROCESOS ISÓCOROS E ISÓBAROS
Por aplicación del Primer Principio de la Termodinámica nos queda que:
δq−δw=du δq=δw+du=du+ pdv
Si sabemos que: h=u+ pv
Por tanto, podemos expresar el primer principio como: dh=δq+vdp
2.2.2. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
Hemos definido la bomba de calor como una máquina que sigue el mismo
ciclo termodinámico que una máquina frigorífica, por tanto cumple el
segundo principio de la termodinámica, tanto el enunciado de Planck como
el de Clausius:
“Toda máquina térmica de funcionamiento cíclico que esté
trabajando entre dos manantiales de calor, intercambiará una
determinada cantidad de calor con uno de los focos, intercambiará
otra determinada cantidad de calor con el otro foco e intercambiará
un trabajo útil con el ambiente que será igual a la diferencia entre
los calores intercambiados.”
Si consideramos la bomba de calor reversible, tendremos con el mismo
sistema dos ciclos que realizar, según las necesidades en cada momento.
En el caso de que lo que queramos sea ceder calor al ambiente, haremos
que la bomba siga el ciclo de un motor térmico. Si lo que queremos es
absorber el calor del ambiente, haremos que trabaje como una máquina
frigorífica:
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Por tanto la bomba de calor reversible debe cumplir el segundo principio de
la termodinámica, cuyo enunciado, se basa en la conclusión establecida
entre el enunciado de Planck y el de Clausius:
“No puede existir ninguna máquina térmica de funcionamiento
cíclico que funcione tomando calor del foco frío pase calor al foco
caliente y realice un trabajo útil.”
Por tanto, el enunciado del SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TEMRODINÁMICA
estable:
“Toda máquina térmica de funcionamiento cíclico que trabaje entre
un foco de calor caliente de temperatura T1 y otro foco de calor frío
de temperatura T2 (T1>T2), tomará una determinada cantidad de
calor del foco caliente, cederá una determinada cantidad de calor al
foco frío y realizará un trabajo útil igual a la diferencia entre el
calor absorbido del foco caliente y el cedido al foco frío.”
Toda máquina frigorífica sigue el ciclo de Carnot, pero en este caso lo hace
en sentido inverso o antihorario. Es decir, sigue el ciclo inverso al motor o
máquina térmica.
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Si hemos definido bomba de calor como una máquina cuyo ciclo
termodinámico de funcionamiento es similar al de las máquinas frigoríficas,
podemos decir, que las bombas de calor trabajan siguiendo el CICLO INVESO
DE CARNOT.
2.2.3.CICLO DE CARNOT INVERSO.
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1 – 4: Compresión adiabática reversible. (Compresor)
4 – 3: Cesión reversible de calor. (Condensador)
3 – 2: Expansión adiabática reversible. (Turbina)
2 – 1: Absorción reversible de Calor. (Evaporador)
Como el ciclo de Carnot en máquinas térmicas, en este caso también
existen problemas en su utilización:
No existe ninguna máquina compresora capaz de comprimir fluido en
estado de mezcla.
Se limita el estado termodinámico del fluido a la entrada del
compresor a vapor saturado. Produce que el proceso de rechazo de
calor ocurra a temperatura variable, por tanto es un proceso
irreversible.
No se justifica el uso de una máquina de expansión para la
disminución de la presión del fluido, ya que produciría una cantidad
de trabajo muy pequeña.
Se reemplaza la turbina por una válvula de expansión.
Se utiliza un Compresor reciproco.
Como este ciclo tiene problemas, para mejorarlos se utiliza el ciclo de
compresión.
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2.2.4. CICLOS ESTANDAR DE REFRIGERACION POR
COMPRESION DE VAPOR.
1 – 2 Compresión adiabática reversible.
2 – 3 Rechazo de Calor a Presión Constante.
3 – 4 Expansión del fluido a entalpía constante.BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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4 – 1 Absorción de Calor a Presión Constante.
La admisión del compresor será vapor saturado seco.
T4 y T1 < Tamb
La entrada a la válvula de expansión será líquido saturado
T3 y T2 > Tamb
El coeficiente de utilización es una relación que permite conocer la
eficiencia de una Bomba de Calor.
β=|Q1||W n|
=|Q1|
|Q1+Q2|= 1
1−Q2
Q1
1≤β ≤∞
Por tanto, bomba de calor siempre tendrá ≥ 1 por tanto en el peor de los
casos funcionara como un calentador de resistencia.
2.2.4.1. MEJORAS DEL CICLO DE REFRIGERACIÓN POR
COMPRESIÓN DE VAPOR
La temperatura a la que se cede calor debe ser lo más baja posible, de esta
manera el coeficiente de utilización será alto.
Esto lo limita la temperatura del medio ambiente.
La temperatura a la que se absorbe calor debe ser la más alta posible, para
obtener coeficientes de utilización mayores.
La temperatura nunca puede ser mayor que la del medio a refrigerar.
Mejoras en el ciclo:
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Subenfriamiento del
Condensador
β=|Q2||W n|
Si el rendimiento es contante y el
Calor del foco frío aumenta, el
coeficiente de utilización aumenta.
Compresión por Etapas.
Recordando los procesos Politrópicos. P .V n=cte
Primer principio de la termodinámica: du=Tds−Pdv
dh=du+Pdv+vdP
dh=vdP=δw
w=∫ vdP
El trabajo será el área proyectada sobre el eje de presiones.
Los compresores deben trabajar isotérmicamente para que tenga máxima
eficiencia (Consuman menos Potencia).
La compresión isotérmica no se puede lograr, la aproximamos realizando
la compresión por etapas y colocando intercambiadores de calor entre cada
etapa.
La presión intermedia para obtener máxima eficiencia será:
P∫¿=(Pent Psal)1 /2¿
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Subenfriamiento del Condensador Si
mantenemos contante el calor que
absorbemos el foco frío, y el calor que
cedemos al foco caliente es menor, la
máquina
necesita
menor
trabajo para realizar dicho proceso. Esto
queda demostrado siguiendo las
ecuaciones que se establecen para el
segundo principio de la termodinámica:
Q2=cte. y Q1 disminuye W=Q1-Q2 (disminuye)
β=|Q2||W n|
(Aumenta)
Expansión en etapas múltiples.
Se realiza la expansión en varias etapas
condensando el refrigerante en cada
expansión intermedia de manera de
aumentar QL .De esta manera se
incrementa el coeficiente de utilización.
Q2=aumenta y Q1=cte. W=Q1-Q2 (disminuye) β=|Q2||W n|
(Aumenta)
Ciclo mejorado
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Aplicando el primer principio de la termodinámica:
∑ me he+Q=∑ mshs+W
h7+(1−fm1)h3=h4+ (1−fm1 )h8W c=2W c2
Q1= ˙Qcond+ ˙Qi .c .
2.2.5. CICLO DE REFIGERACIÓN POR ABSORCIÓN
La refrigeración por absorción es un medio de producir frío aprovechando la
variación de entalpía asociada al cambio de fase L↔V
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El ciclo se basa físicamente en:
Cambio de solubilidad con la temperatura: por ejemplo agua-NH3 (el
NH3 es el soluto).
La capacidad de algunas sustancias, como el bromuro de litio de
absorber otra sustancia –agua - en fase de vapor.
2.2.5.1. PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE POR ABSORCIÓN: NH3-
AGUA
GENERADOR: La solución NH3‐H2O se lleva ebullición, por aporte calorífico
externo. El fluido refrigerante-NH3 se vaporiza y se separa del agua (presión
unos 20 bares).
CONDENSADOR: el vapor de NH3 condensa por enfriamiento con aire
ambiente exterior.
EVAPORADOR: NH3 líquido se evapora a baja presión (unos 4 bares)
absorbiendo calor del circuito de utilización (T próxima 3 ° C).
ABSORBEDOR: El vapor de NH3 es absorbido por el agua proveniente de la
separación amoniaco agua que se produjo en el generador
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El fluido que se mueve e intercambia calor es el NH3.
El agua es la sustancia absorbedora
Los ciclos termodinámicos son los inversos de Rankine o Joule
Precisa de una bomba para llevar la disolución concentrada al
evaporador
2.2.5.2. CICLO DE REFRIGERACION POR ABSORCION: BrLi‐H2O
El bromuro de litio es una sal higroscópica cuya salmuera tiene gran
afinidad por el vapor de agua que lo absorbe del aire húmedo.
Es un ciclo similar al de NH3‐AGUA, aunque en este caso el fluido que
describe el ciclo refrigerante es el agua. El ciclo básico consta de los mismos
cuatro procesos básicos: absorción de vapor de agua, evaporación de vapor
de agua, regeneración y condensación de vapor de agua.
VENTAJAS:
El absorbente es no volátil por lo que no acompaña al vapor y no se
necesita rectificador.
INCONVENIENTES:
El absorbente, no es del todo soluble en el agua para todos los
valores de presión y temperatura que pueden darse en el sistema
(precauciones para evitar la cristalización del Bromuro de Li).
Por ser el agua el refrigerante, las presiones de operación son sub‐atmosféricas.
El bromuro de litio es corrosivo.
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3. TIPOS DE BOMBA DE CALOR.
Una de las ventajas de las bombas de calor es que se pueden estratificar de
diferentes maneras dependiendo de las necesidades para las cuales van a
ser instaladas. Esta propiedad nos permite clasificarlas el tipo de
instalación, por la energía que mueve el sistema, ciclo termodinámico que
siguen y los elementos que intervienen.
3.1. TIPO DE INSTALACIÓN.
NO REVERSIBLES: Son bombas de calor de tipo refrigerante o
calefactor, es decir, solo funcionan en un ciclo. Si queremos cambiar
la selección de aire, caliente o frío, que debe salir de la bomba según
las necesidades, habrá que realizar un cambio de posición de
compuertas.
REVERSIBLES: Son bombas de calor capaces de refrigerar o calefactar
dependiendo las necesidades. En este último caso el proceso es el
mismo pero en diferentes sentidos, el refrigerante cederá o absorberá
calor dependiendo el sentido que el mismo recorra dentro del sistema
definido por la bomba de calor, esto se logra por medio de las
denominadas válvulas de 4 vías, las cuales son capaces de
redireccionar el fluido refrigerante, absorbiendo calor al interior y
cediéndolo al exterior o viceversa.
TERMOFRIGOBOMBAS: Son aquellas capaces de producir calor o frío
simultáneamente.
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3.2. TIPO DE ENERGÍA.
El tipo de energía que el sistema consume genera variables entre los tipos
de bombas de calor. Por ello podemos encontrar diferentes bombas:
BOMBAS DE CALOR MOVIDAS A GAS: En este caso, el trabajo
mecánico es generado por la implementación de gas natural.
BOMBAS DE CALOR DE COMPRESIÓN MECÁNICA ACCIONADA POR
MOTOR ELÉCTRICO: Ahora es la energía eléctrica convencional la que
mueve nuestro sistema.
BOMBAS DE CALOR DE COMPRESIÓN MECÁNICA SOLAR: Las bombas se mueven a través de un motor eléctrico alimentado de baterías, las cuales se cargan mediante energía solar. En el caso de no disponer de la carga suficiente generalmente las mismas recurren a la energía eléctrica como solución alternativa.
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3.3. TIPO DE CICLO QUE SIGUEN.
Las aplicaciones industriales de las bombas de calor hacen que podamos
diferenciarlas según el ciclo termodinámico de compresión que siguen.
CICLO DE COMPRESIÓN CERRADO: En este caso las bombas manejan
el fluido circulante en su interior, el cual es responsable de la
liberación o entrega de calor a temperaturas de 120º C.
CICLO DE COMPRESIÓN ABIERTO: Estas bombas de calor no requieren
calentar el fluido para lograr que mismo cambie de estado, ceda o
absorba calor, sino que el mismo es manipulado a nivel de su presión,
haciendo que a mayor presión se caliente por sí mismo
evolucionando en lo que los técnicos denominan ciclo de compresión
abierto o MVR.
3.4. TIPO DE MORFOLOGÍA DE LA BOMBA
COMPACTAS: Son aquellas en las que todos los componentes están
en la misma unidad.
SPLIT: Los componentes se separan en una unidad interior y otra
exterior, para evitar el ruido del compresor en el interior del local.
MULTISPLIT: En el interior hay varias unidades para aclimatar
diferentes locales, es decir, consta de diferentes unidades interiores.
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3.5. TIPO DE ELEMENTOS.
Por ultimo podremos estratificar las bombas de calor dependiendo los
elementos que intervienen en el intercambio calórico:
3.5.1. BOMBAS DE CALOR AIRE-AGUA.
Absorben el aire del ambiente y generan un intercambio entre el mismo y el
agua, restando calor al ambiente y entregándoselo al líquido.
El funcionamiento se basa en la absorción de calor del ambiente y cederlo al
agua. El aire es absorbido hacia la bomba por medio de sistemas de succión
y trasladado al interior de la misma, allí el sistema implementado por la
bomba de calor absorberá el calor entregándolo al agua que también
circula por la misma. En el interior de la bomba el refrigerante cambiara de
estado mediante un evaporador y un condensador, mientras su presión
varía y se mantiene constante, controlando la liberación o entrega de calor
al agua circulante.
3.5.2. BOMBAS DE CALOR AIRE-AIRE.
Puede aprovechar el intercambio entre dos elementos iguales generando la
cesión o absorción de calor entre un recinto cerrado y el exterior.
Normalmente son las que encontramos como equipos de climatización.
Esta bomba dispone dentro de su sistema de un conjunto de implementos
que manipulan el refrigerante, haciendo que el mismo varié de estado
absorbiendo o cediendo calor del ambiente según sea convenido por el
usuario.
El 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.
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Todo este sistema en contacto con el ambiente genera el intercambio con el
mismo modificando y aclimatando los espacios.
3.5.3. BOMBAS DE CALOR AGUA-AGUA.
En estos casos es necesaria la existencia de aguas subterráneas con
temperaturas entre 7 º C y 12 º C todo el año. El funcionamiento de la
bomba es intercambiar calor entre el agua subterránea y la red de agua de
la casa.
La bomba de calor agua-agua tiene un refrigerante en su interior, el cual
sufre cambios en presión y temperatura, lo que permite al refrigerante en
cada estado absorber o ceder calor. El refrigerante absorbe calor del agua
de manantial, rio o arroyo y cederá calor al interior del sistema de agua que
debe calentar. En este punto no se hace una unión de masas, sino que se
produce un intercambio de calor.
3.5.4. BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA.
Absorben el calor contenido en el subsuelo cediéndolo al ambiente que se
quiera climatizar. Estos equipos requieren de grandes dimensiones y una
compleja instalación, sin embargo generan mayor rentabilidad que
cualquier a cambio de un precio mucho mayor y unas condiciones más
restrictivas.
La bombas de calor tierra aire o tierra agua, aprovechan el calor generado
durante el día y acumulado en el suelo, absorbiendo el calor por medio de
un circuito de agua con glicol, esta sustancia cuentan con un elevado punto
de ebullición y un bajísimo punto de fusión -12 °C, lo que convierte a esta
sustancia en ideal para los sistemas de refrigeración como la automotriz
donde es empleado como anticongelante
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Este es un medio efectivo algunas exigencias la convierten en inviable para
ya que necesitan un rango de acción de grandes dimensiones ya que la
bomba absorbe calor de la tierra en varios punto, y son utilizadas cuando
las temperaturas en el exterior son extremas y las bombas aire-aire o aire-
agua son ineficientes.
El funcionamiento, una vez absorbido el calor, es similar al de otras bombas,
intercambiando calor entre un elemento y otro por medio de la
manipulación refrigerantes que absorben y ceden calor.
4. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS COMPONENTES DE LA BOMBA
DE CALOR.
Dentro de los equipos que forman las bombas de calor, encontramos:
4.1. COMPRESOR
En las bombas de calor, el equipo más importante es el compresor. Este
equipo genera un consumo energético elevado y en sí mismo es el más
costoso.
El condensador es el cambiador de calor en donde el refrigerante cede calor
al ambiente, desprendiéndose de la entropía que absorbió de la carga fría
más toda la generada en su circuito. La solución más simple de cambiador
fluido-aire es poco eficiente porque el aire tiene muy poca transmitancia
térmica, y aumentarla forzando el flujo de aire es costoso y genera ruido.
La compresión requiere energía mecánica, por lo que es necesario el
consumo energético. El equipo debe ser estanco al aire para evitar que haya
un intercambio entre el aire en condiciones ambientales y el fluido que
circula por el compresor. Dicho fluido refrigerante no es el mismo para todos
los equipos, sino que dependiendo del compresor a instalar, habrá que
elegir en refrigerante que sea apto para el mismo.
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Dentro de los compresores existen multitud de clasificaciones, debiendo
elegir aquel equipo que más se ajuste a las necesidades de la instalación.
4.1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS COMPRESORES
POR EL MODO DE ACCIONAMIENTO
o Eléctricos (habitual)
o Gas (compañías de
gas)
o Motor diesel
o Turbina …
POR LA SEPARACIÓN ENTRE COMPRESOR Y ACCIONAMIENTO
o Herméticos (eléctricos, pequeña potencia)
o Semiherméticos
o Abiertos (sin interacción de averías)
POR EL MODO DE COMPRESIÓN
o ALTERNATIVOS (reciprocantes)
La presión se ajusta.
Vibraciones.
2 válvulas.
Flujo pulsante.
Comportamiento conocido.
La capacidad se puede regular
descargando algún cilindro.
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o ALTERNATIVOS LINEALES (con dos cámaras)
o ALTERNATIVOS DE PISTONES RADIALES
Con una única entrada/salida por pistón
o ROTATIVOS
De paletas.
Silenciosos.
Sin válvula de admisión.
Sensibles golpe de líquido.
Débil estanqueidad (bajas relaciones de compresión).
De rodillo.
Silenciosos
Sin válvula de admisión
Sensibles golpe de líquido
Débil estanqueidad (bajas relaciones de
compresión).
Swing.
De tornillo.
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De doble tornillo.
Macho-hembra
Sellado con aceite
Sin válvulas
Relación de compresión fija
Regulación de capacidad
Inyección de vapor frío
De tornillo simple (triple tornillo)
Tornillo y dos satélites
Control de capacidad (anillo)
Scroll (I):
Dos volutas en forma de espiral
Varias cámaras enfrentadas
Flujo continuo
Sin válvulas
Relación de compresión fija
Regulación de capacidad con varias lumbreras de descarga
Necesita válvula anti retorno
El sellado no soporta toda la diferencia de presión
Resistente a la entrada de líquido
Engranajes:
Dos engranajes, uno accionado
Axiales:
Baja relación de compresión
Grandes volúmenes
Centrífugos:
Baja relación de compresión
Grandes volúmenes
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4.1.2. ELEMENTOS AUXILIARES DEL COMPRESOR
REFRIGERACIÓN DEL COMPRESOR
Con la aspiración.
Dos etapas.
Refrigeración externa.
P∫¿=√Pmax x Pmin¿
LUBRICACIÓN DEL COMPRESOR
Carcasa es el cárter, visor.
Mezcla aceite-refrigerante.
Resistencia eléctrica.
Pendientes descendentes.
Sifones.
Filtros y separadores.
Botella antigolpe de líquido.
VIBRACIONES Y RUIDOS
Dispositivos internos.
Dispositivos externos.
Silenciadores.
Uniones flexibles.
Amortiguadores.
Bancadas.
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SISTEMAS DE SEGURIDAD
Presostato de máxima.
Presostato de mínima.
Válvula de seguridad interna.
Válvula de seguridad externa.
Fusible (de presión).
Presostato de aceite.
Nivel de aceite.
Protector térmico.
CONTROL DE LA CAPACIDAD DEL COMPRESOR (ajustar la producción
del compresor a las necesidades)
o Control todo-nada.
o Capacidad regulable: en escalones o en continuo.
Se puede utilizar cuando existen varias instalaciones o cuando en la misma
instalación se producen varias solicitaciones a lo largo del día. Una de las
ventajeas es que facilita la puesta en marcha al reducir la carga de
arranque.
o En los multicilíndrico se puede descargar uno o más cilindros,
desplazando la válvula de aspiración.
o En los compresores de tornillo y los scroll, la regulación en
continuo, (10%-100%), variando el punto donde comienza la
compresión.
o Un modo adaptable es accionar con un motor de velocidad
variable.
o Un modo en escalones es utilizando varios compresores en
paralelo (tándem), aumenta la fiabilidad.
CENTRALES FRIGORÍFICAS:
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Instalación de varios compresores en paralelo:
o Aumenta la fiabilidad.
o Disminuye la potencia instalada. (factor simultaneidad).
Preferible combinar equipos de distintas capacidades (1-2-4-8, etc.).
Hay que tener especial cuidado con el aceite de lubricación, ya que el
retorno no se reparte por igual, requiere de tubería de equilibrado.
SELECCIÓN DE LOS COMPRESORES
o Estudiar el número y tamaño idóneos de las unidades compresoras.
(la parcialización de la carga de un compresor siempre supone
pérdida de C.O.P)
o Selección de equipos de alto rendimiento, haciéndoles funcionar en
su punto óptimo o próximo a este, estudiando las cargas parciales.
o En cada régimen de trabajo estudiar la relación de compresión.
Cuanto menor sea más eficientemente es el sistema.
o La combinación de equipos de diferente tecnología puede producir
unos rendimientos energéticos muy altos.
4.2. CONDENSADORES
Son los intercambiadores de calor, donde el refrigerante, vapor a alta
presión y temperatura, se licua liberando calor a un medio exterior más frío
(aire o agua). Este proceso se hace sin pérdida de presión teórica y con un
tamaño suficiente.
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Para el funcionamiento del condensador sea el adecuado, es necesario que
esté limpio, para ello se colocan filtros de aire o agua para impedir que se
ensucie. Tanto la temperatura
del aire como la del agua deben
ser lo más bajas posibles.
Se suele colocar el condensador
junto al compresor, para
aprovechar la refrigeración del
condensador para refrigerar
también el compresor.
Subenfriamiento: asegurar la completa condensación del refrigerante
(mejora la etapa de expansión, evita ruidos y desgastes).
Si es excesivo disminuye el aprovechamiento del condensador. (Calor
latente > calor sensible).
4.2.1. CLASIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES
SEGÚN EL MEDIO QUE ABSORBE EL CALOR DEL REFRIGERANTE
o CONDENSADORES DE AIRE:
Tubo, aletas, ventilador en flujo cruzado
Compacto (tamaño)
Varios en paralelo (limitar pérdidas de carga)
Transposición (idénticas condiciones a la salida)
o CONDENSADOR DE AGUA, EL TAMAÑO NECESITADO ES MENOR
Intercambiador (en contracorriente, válvula presostática)
De inmersión (acumulador)
Evaporativo (pulverizar agua)
o CONDENSADOR MIXTO (COMBINANDO LOS DOS ANTERIORES)
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Menor consumo de agua
Aire o agua en función de la demanda
Tras la condensación, con el agua calentada se puede almacenar para
utilizarla posteriormente, utilizarla directamente o verterla a la red (agua
perdida). Por último, existe la posibilidad de dejarla enfriar en una torre de
refrigeración para su posterior uso.
P < 300 kW es recomendable condensación por aire
P > 300 kW es recomendable condensación por agua
4.3. TORRE DE REFRIGERACIÓN
Las torres de refrigeración son sistemas mecánicos destinados a enfriar
masas de agua en procesos que requieren una disipación de calor.
El principio de enfriamiento de estos equipos se basa en la evaporación, el
equipo produce una nube de gotas de agua bien por pulverización, bien por
caída libre que se pone en contacto con una corriente de aire. La
evaporación superficial de una pequeña parte del agua inducida por el
contacto con el aire, da lugar al enfriamiento del resto del agua que cae en
la balsa a una temperatura inferior a la de pulverización.
TORRES DE REFRIGERACIÓN ABIERTAS
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TORRES DE REFRIGERACIÓN CERRADAS
TORRES DE REFRIGERACIÓN HÍBRIDAS (parte
seca y otra evaporativa)
4.4. DISPOSITIVO DE EXPANSIÓN
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Asegurar la alimentación de refrigerante al evaporador en las condiciones
de temperatura y presión apropiadas, de modo que se aproveche la
totalidad del evaporador (recalentamiento justo).
Produce una gran pérdida de presión una evaporación de parte del
líquido
No existe intercambio térmico (no hay área) Descenso de
temperatura
4.4.1. TIPOS DE DISPOSITIVOS DE EXPANSIÓN
VÁLVULA DE EXPANSIÓN FIJA:
o Son un orificio de tamaño fijo
o Sin posibilidad de regulación
o Pequeñas instalaciones de funcionamiento conocido
VÁLVULA DE EXPANSIÓN AUTOMÁTICA:
o Son un orificio (regulable) que separa dos cámaras
o Tienen un juego de presiones en una membrana entre un
muelle y la presión
de mínima.
o Logran una presión
de mínima cte.
Patmosférica+P fija=Pregulable+Pmínima
VÁLVULA DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICA
Añaden un bulbo, que realimenta en presión la
temperatura de salida del evaporador
(recalentamiento).
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Pueden tener varias salidas (evaporadores de aire en paralelo)
Compensador de presiones (grandes evaporadores)
Punto de funcionamiento: corte de la válvula con el evaporador (evitar
inestabilidades)
VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICAS:
Sensores de p y T: de pulsos o modulantes
TUBOS CAPILARES:
o Longi
tud
de
0,5 a
5 m
o f de
0,6 a
2,3
mm
o Selección con experiencia y prueba y error
o Pequeñas máquinas de funcionamiento fijo y conocido
o Bajo coste
o No cierran en las paradas
4.5. EVAPORADORES
El evaporador es un cambiador de calor donde el refrigerante entra en
estado de vapor, recibe el calor de del refrigerante, y debe salir
completamente seco (sin parte líquida) o incluso un poco sobrecalentado
para asegurarse de que en ningún caso entrara en fase líquida en el
compresor (que podrían dañarlo por erosión e incluso por sobrepresión
debido a los pequeños espacios muertos en los de émbolo)
Debe tener tamaño suficiente y provocar la mínima pérdida de presión
posible.
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Siendo extenso el campo de aplicaciones del frío existen multitud de tipos
de evaporadores, variando por su forma, construcción y aplicación.
Las aplicaciones de los evaporadores son:
Enfriamiento de aire: tubo con aletas
Enfriamiento de agua: intercambiador de placas o de tubos (peligro
de congelación)
Serpentín sumergido en un tanque
Para formación de hielo (placa sobre la que se rocía agua, y luego se
desprende)
Asegurar la completa evaporación del refrigerante: Recalentamiento
(evita líquido en el compresor)
Si es excesivo aumenta el consumo del compresor: aumenta el
volumen del vapor y trabaja con fases isoentrópicas con menor
pendiente.
4.5.1. CLASIFICACIÓN SEGÚN LOS SISTEMAS DE
FUNCIONAMIENTO DEL EVAPORADOR
A. SISTEMA HÚMEDO O INUNDADO: el evaporador casi totalmente lleno
de líquido
B. SISTEMA SECO: contiene la cantidad de refrigerante liquido
absolutamente necesaria, reduciendo al mínimo la cantidad de refrigerante
en el sistema, es el sistema más empleado
C. SISTEMA SEMI-INUNDADO: una variante del seco, son tubos
conectados en paralelo a unos colectores distribuidores.
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4.6. OTROS DISPOSITIVOS
VÁLVULAS
La válvula es simplemente un estrangulamiento en el circuito del
refrigerante que permite mantener la diferencia de presión entre el
condensador y el evaporador, aunque a ella van ligados los dispositivos de
autorregulación necesarios para mantener la densidad a la entrada del
compresor constante frente a las variaciones del flujo de calor de la carga.
o VÁLVULAS DE 4 VÍAS
Se encarga de invertir el flujo del refrigerante. Las conexiones de las
tuberías:
Superior: descarga
Enfrentada: aspiración
Otras: las dos unidades
Pilotada eléctricamente: Se acciona por la presión del refrigerante.
TERMOSTATOS
Control de encendido y apagado por temperatura (banda de regulación,
histéresis)
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o Tª. diferencial
o Tª. ambiente
o Tª. Ambiente con desescarche semiautomático
o Tª. Anticongelación
5. ASOCIACIÓN DE LAS BOMBAS DE CALOR.
Estas máquinas son combinables con diferentes sistemas de generación de
calor como calderas y captadores solares.
Sistemas de hibridación:
Gas + bomba de calor aire-agua
Gasoil + bomba de calor aire-agua
Bomba de calor aire-agua, tierra-agua + solar térmica
5.1. ENERGÍA SOLAR + BOMBA DE CALOR AIRE-AGUA
Los captadores solares calientan el acumulador de inercia, donde la parte
superior está destinada a almacenamiento de agua caliente. El módulo de
agua caliente la utiliza para generar ACS. El resto de la energía que queda
en el acumulador se utiliza para calentar el edificio.
El calentamiento a través de la bomba de calor se realiza cuando no queda
más energía solar en el acumulador para cubrir la demanda del edificio. La
bomba de calor proporciona solo la energía necesaria. La generación de
energía se hace a través de la tecnología punta de compresor modulante.
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La energía para descongelación es principalmente renovable y gratuita,
tomada del acumulador solar.
5.2. SUELO RADIANTE + BOMBA DE CALOR
La bomba de calor tipo aire-agua es el aparato ideal para una instalación de
suelo radiante ya que permite la integración de la calefacción y la
refrigeración en un mismo aparato.
La bomba de calor aire-agua, es una máquina cuyo propósito es el de
refrigerar y/o calentar un líquido, generalmente agua, mediante el cual se
climatiza una instalación.
Este sistema permite disponer de temperaturas independientes en cada uno
de los locales climatizados y con ello obtener el mayor confort a la vez de
conseguir el consumo más ajustado.
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6. FLUIDOS REFRIGERANTES.
Existen un gran número de refrigerantes, cada uno de los cuales se
empleará en función de sus características para distintas aplicaciones. Con
la preocupación creciente hacia el mantenimiento del medio ambiente,
algunos fluidos refrigerantes han sido prohibidos y otros tienen un plazo
determinado para dejar de ser utilizados. Todos ellos tienen o tendrán un
sustituto de prestaciones similares.
A la hora de elegir un refrigerante no sólo se debe pensar en su capacidad
de realizar con alta eficiencia el ciclo termodinámico correspondiente,
sino que hay que tener en cuenta las consecuencias que para el medio
ambiente pueda tener. En otras ocasiones resulta fundamental prever las
consecuencias que pueda tener el poner en contacto el refrigerante
con el producto que se refrigera.
6.1. PROPIEDADES FISICAS DE LOS REFRIGERANTES
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Debido a la amplia gama de condiciones de funcionamiento no existe el
refrigerante que cumpla todas las exigencias y su idoneidad dependerá del
grado en que sus propiedades se acerquen a las exigencias concretas de
utilización.
Las propiedades físicas más importantes que se deben tener en cuenta a la
hora de elegir un refrigerante para una determinada instalación son las
siguientes:
Tensión de vapor.
La curva de tensión de vapor refleja el equilibrio entre el fluido
frigorígeno en estado líquido y estado gaseoso. De esta curva se
obtendrán las presiones y las temperaturas de evaporación y de
condensación a las que tendrá que trabajar el fluido.
Relación de compresión.
Indica la relación entre la presión de salida y la de entrada de un compresor.
Muestra la capacidad de compresión que debe tener el compresor para
suministrar el fluido en las condiciones necesarias. Debe ser pequeña,
pues la eficacia volumétrica varía inversamente con la relación de
compresión.
Calor latente de vaporización.
Es recomendable un alto valor de calor latente, pues será mayor la cantidad
de calor absorbida por unidad de masa, es decir, será mayor la producción
frigorífica específica. Será menor el caudal másico de fluido en circulación
necesario y permitirá utilizar equipos más pequeños y compactos,
reduciendo la potencia consumida.
6.2. PROPIEDADES TERMODINAMICAS DE LOS REFRIGERANTES
6.2.1. PRESIÓNBEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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Las presiones que actúan en un sistema de refrigeración, son
extremadamente importantes. En primer término, se debe operar con
presiones positivas; es decir, las presiones tanto en el condensador como
en el evaporador, deben ser superiores a la presión atmosférica. Si la
presión en el evaporador es negativa, es decir, que se esté trabajando en
vacío, hay riesgo de que por una fuga entre aire al sistema. Por esto, el
refrigerante debe tener una presión de evaporación lo más baja posible,
pero ligeramente superior a la presión atmosférica.
Por otra parte, la presión de condensación debe ser lo suficientemente baja,
ya que esto determina la robustez del compresor y del condensador.
Mientras más alta sea la presión, se requiere un equipo más robusto, y por
lo tanto, más caro.
6.2.2. TEMPERATURA
Hay tres temperaturas que son importantes para un refrigerante y que
deben ser consideradas al hacer la selección. Estas son: la de ebullición, la
crítica y la de congelación.
La temperatura de ebullición de un refrigerante, siempre es referida a la
presión atmosférica normal de 101.3 KPa. Se puede decir, que el
punto de ebullición de cualquier líquido, es la temperatura a la cual su
presión de vapor es igual a la atmosférica.
El punto de ebullición de un refrigerante debe ser bajo, para que aun
operando a presiones positivas, se pueda tener una temperatura baja en el
evaporador.
Como ya se sabe, existe una relación directa entre la temperatura de
ebullición y la presión; es decir, el punto de ebullición se modifica al cambiar
la presión. Si se selecciona una presión conocida, se llega a una
temperatura deseada.
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Qué presión seleccionar, es lo que provoca que surjan muchos argumentos
entre los diseñadores de evaporadores y compresores. Para que opere
eficientemente un compresor (pero no necesariamente el sistema
completo), es deseable tener en el evaporador la presión más alta posible.
Para los diseñadores de evaporadores, lo más deseable es que operen a
la presión más baja posible, para aprovechar al máximo la unidad con
un mínimo de tamaño y costo. Así que, para ambos, la presión
adecuada para la ebullición del refrigerante, es un punto en el cual es
necesario transigir. Si el evaporador es muy grande, la temperatura estará
por encima de la normal y si el evaporador es muy pequeño, la
temperatura estará por debajo de la normal.
El evaporador debe tener una temperatura más baja que la que se desea
tener en el espacio refrigerado (se necesita una diferencia de
temperaturas para que exista el flujo de calor).
Otra temperatura a considerar cuando se selecciona un refrigerante, es
la temperatura crítica, sobre todo para el diseño del condensador, ya
que ningún vapor se condensa a una temperatura mayor de la crítica,
aunque la presión sea muy grande.
Por otra parte, la temperatura de congelación de un refrigerante, debe
ser más baja que la temperatura del evaporador. No se puede utilizar un
refrigerante que se congele a la temperatura de trabajo del evaporador.
Aunque esto no representa un problema, ya que la mayoría de los
refrigerantes tienen temperaturas de congelación muy bajas.
6.2.3. CURVA PRESIÓN – TEMPERATURA
Sabemos que el agua hierve a 100°C en un recipiente abierto, a la presión
atmosférica normal de 101.3 KPa. En un recipiente cerrado, donde se
puede controlar la presión, se puede cambiar el punto de ebullición. Si se
incrementa la presión en el recipiente, también se incrementa el punto de
ebullición. Si se disminuye la presión, se disminuye también la temperatura
de ebullición del agua. Este mismo principio se aplica a todos los
líquidos.BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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El trabajo de refrigeración se tiene que tratar con refrigerantes en sistemas
cerrados, a presiones variables. Si se controlan estas presiones, se
controlan las temperaturas del refrigerante en diferentes puntos del
sistema. Por lo tanto, se puede lograr que hierva el refrigerante a baja
temperatura en un punto (disminuyendo su presión), y que después, se
condense a alta temperatura en otro punto (aumentando su presión).
Para cualquier líquido, la temperatura a la que se lleva a cabo la ebullición,
se conoce como "temperatura de saturación", y su presión
correspondiente, se conoce como "presión de saturación".
Las relaciones de presión y temperatura, se pueden graficar en escalas
normales o en escalas logarítmicas. Estas últimas proporcionan una
lectura con razonable precisión, tanto en bajas como a altas presiones.
Al utilizar estas gráficas, es necesario tener presente varias cosas:
La temperatura del refrigerante en el evaporador, es
aproximadamente de 4 a 7°C más fría, que la del evaporador cuando
está trabajando el compresor.
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Cuando el compresor no está trabajando, la temperatura del
refrigerante en el evaporador, es la misma que la del evaporador.
La temperatura del refrigerante en un condensador enfriado por
aire, está entre 17 y 19°C más caliente que la temperatura ambiente.
La temperatura del refrigerante en un condensador enfriado por
agua, es aproximadamente 10°C más caliente que el agua de la
salida.
La temperatura del refrigerante en el condensador, será
aproximadamente la misma que el medio de enfriamiento, en un
periodo de tiempo de 15 a 30 minutos posterior al apagado de la
unidad.
Las tablas de presión-temperatura son muy valiosas en lo que se refiere a
los puntos de saturación, pero tienen sus limitaciones: un líquido apartado
de su vapor puede enfriarse por debajo de su temperatura de saturación
(líquido subenfriado). Un vapor apartado de su líquido puede calentarse
por encima de su temperatura de saturación (vapor sobrecalentado).
Un líquido no puede sobrecalentarse, pues herviría; y un vapor no puede
subenfriarse, ya que se condensaría.
Estas correspondencias de presión-temperatura de saturación, sólo son
válidas cuando el líquido y el vapor están en contacto uno con otro. Esta
condición existe en el evaporador y en el condensador. También existe
en tanques de refrigerante que no están totalmente llenos de líquido. El
vapor está, entonces, sobre el líquido.
El refrigerante líquido en el tanque recibidor o en la línea de líquido, puede o
no estar subenfriado. El vapor de succión que entra al compresor debe estar
sobrecalentado, es decir, más caliente que en el evaporador. La
temperatura del gas en la descarga del compresor, está sobrecalentada, es
decir, más caliente que la temperatura de condensación.
6.2.4. VOLUMENBEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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Cuando se comparan densidades de gases, es común expresarlas en
volumen específico. El volumen específico de un refrigerante en fase vapor
es el volumen en metros cúbicos (m³) o en litros (l) que ocupará un
kilogramo de refrigerante a condiciones normales; esto es, a una
temperatura de 20°C y a la presión atmosférica de 101.3 KPa.
En una bomba de calor, al agregar calor al refrigerante, aumenta su
temperatura y su volumen específico, pero su presión permanece
constante; ya que, en el evaporador, en la línea de succión y en el
condensador, la temperatura de saturación es lo que controla la presión del
vapor sobrecalentado. Inversamente, si disminuye la temperatura del
refrigerante, disminuye su volumen específico.
A excepción del R-170 y del R-717, los demás refrigerantes tienen un
volumen específico en fase líquida menor a 1.0 l/kg; aunque este valor no
tiene gran importancia. El valor que es de más utilidad en trabajos de
refrigeración, es el volumen específico en fase vapor. Este valor es el
volumen en litros que ocupa un kilogramo de refrigerante al pasar de
líquido a vapor. Este valor debe ser lo más bajo posible, ya que de este valor
dependerá el desplazamiento volumétrico del compresor.
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FIGURA RELACION PRESIÓN-TEMPERATURA DE VARIOS REFRIGERANTES
6.2.5. ENTALPÍA
Es la propiedad que representa la cantidad total de energía térmica o
contenido de calor en un fluido. Sus unidades son kcal/kg. Para la mayoría
de los refrigerantes, se considera que su entalpía es cero a una temperatura
de saturación de -40°C. Entonces, el calor agregado o sustraído de un
refrigerante, desde ese punto, se considera que es su entalpía total. En la
mayoría de los trabajos de transferencia de calor, se manejan los cambios
de entalpía que ocurren durante un proceso.
6.2.5.1. Entalpía del Líquido Saturado (hf).
Este valor es la cantidad de kilocalorías por cada kilogramo de
refrigerante líquido saturado, es decir, el líquido que se encuentra a su
temperatura de saturación.
Este contenido de calor del líquido, es calor sensible basado en la
suposición de que el líquido saturado a - 40°C, no tiene calor sensible. Esto
no es cierto, aunque esta afirmación no es real, pues por debajo de esa
temperatura, el líquido sigue teniendo algo de calor.
6.2.5.2. Entalpía de Evaporación (hfg).
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Esta es la cantidad de calor que requiere un kilogramo de líquido, para
cambiar a un kilogramo de vapor a temperatura constante. Este valor
también se le conoce como "calor latente de evaporación".
En los sistemas de refrigeración, este cambio de estado de líquido a vapor,
ocurre en el evaporador. El cambio de contenido de calor o entalpía
resultante, se puede considerar como el trabajo teórico que puede realizar
el refrigerante.
Es preferible que un refrigerante tenga un valor alto de calor latente de
evaporación, ya que esto es lo que hace posible la refrigeración. Mientras
mayor sea este valor, se requerirá circular menos cantidad de refrigerante.
El calor latente de evaporación es una propiedad muy importante de un
refrigerante, pero se vuelve más importante aun cuando se convierte en
"efecto de refrigeración". Este es el trabajo real producido por un
refrigerante dentro del sistema de refrigeración. Es el calor absorbido, que
da como resultado un enfriamiento útil. Puede determinarse conociendo la
entalpía del refrigerante líquido cuando entra al evaporador, y la entalpía
del vapor de refrigerante que sale del evaporador. La diferencia entre estos
dos valores, es el trabajo real producido o "efecto de refrigeración".
6.2.5.3. Entalpía del Vapor Saturado (hg).
Un líquido antes de hervir, tiene calor sensible. Cuando está en ebullición,
adquiere además, calor latente. Entonces, el calor total del vapor saturado,
debe ser igual a la suma del calor sensible del líquido, más el calor latente
de evaporación. Esto se expresa de la siguiente manera:
hg=h f+h fg
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La entalpía del vapor saturado, equivale a la suma de la entalpía del
líquido más el calor latente. La entalpía del vapor saturado representa el
contenido total de calor del vapor saturado del refrigerante en un
evaporador, antes de ser sobrecalentado; es decir, antes de ser calentado
por encima de la temperatura del evaporador. Si en un sistema de
refrigeración la temperatura de evaporación es menor de -40°C, entonces,
los valores de entalpía del líquido deberán restarse del calor latente,
para poder obtener el valor del calor del vapor, ya que los valores del
líquido muestran un signo "menos" (-).
6.2.6. DENSIDAD
La densidad de un fluido, puede definirse como su peso por unidad de
volumen. Las unidades en que se expresa esta propiedad, son comúnmente
kg/m³ o puede utilizarse también kg/l.
La mayoría de los refrigerantes en estado líquido, tienen una densidad más
alta que el agua. La densidad de cada refrigerante varía con la temperatura.
Puesto que por regla general, los líquidos se expanden al calentarse, su
densidad a altas temperaturas es menor que a bajas temperaturas.
Los valores del volumen específico de un refrigerante (y en general de
cualquier fluido), son el valor inverso de los valores de la densidad.
Los valores de la densidad tienen algunas aplicaciones útiles para cálculos
de ingeniería, mayormente la densidad en fase líquida. La densidad en fase
vapor es útil en problemas que involucran al evaporador, la línea de succión
y el condensador. La densidad en fase líquida se utiliza, entre otras cosas,
para calcular la capacidad de cilindros o tanques recibidores.
La densidad del vapor de cada refrigerante también varía con la
temperatura. Sin embargo, hay una diferencia importante: la densidad
del vapor saturado aumenta al subir la temperatura, mientras que la
densidad del líquido, disminuye al aumentar la temperatura.
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Esta es la razón principal por la que un sistema de refrigeración tiene
mayor capacidad con un evaporador a 4°C, que con un evaporador a -18°C.
El vapor saturado a 4°C está más del doble denso que el vapor saturado a -
18°C; por lo que en un cilindro de compresor el vapor a 4°C pesa más del
doble que a -18°C. Consecuentemente, en el compresor circula más del
doble de refrigerante, resultando más del doble de capacidad.
6.2.7. ENTROPIA
La entropía puede ser la magnitud física termodinámica que permite medir
la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema. Esto quiere
decir que dicha parte de la energía no puede usarse para producir un
trabajo.
La entropía es un término aplicado generalmente al proceso de compresión.
Un proceso de compresión ideal, seguiría una línea de entropía constante en
el diagrama de presión-entalpía (diagrama de Mollier).
Al igual que las otras propiedades termodinámicas de los refrigerantes,
también se tienen en la tabla valores para el líquido y para el vapor a
intervalos de temperaturas. Al igual que para la entalpía, el valor de
entropía de un refrigerante líquido a -40°C, es 0, y los valores que
realmente importan, son los cambios de entropía desde una temperatura de
saturación a otra.
El cambio de entropía es una medida de la energía no disponible, que
resulta del cambio de propiedades de un refrigerante.
El cambio de entropía, es la suma de todos los incrementos diferenciales de
calor (kcal/kg), divididos por la temperatura absoluta en K existente, en el
momento que cada incremento diferencial se haya añadido o sustraído, de
aquí que sus unidades son Kcal/(kg)(K).
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No tenemos que entender la entropía para utilizarla. En la mayoría de los
compresores de alta velocidad, no hay un cambio de entropía apreciable
durante la compresión. Así pues, si se conoce la entropía al inicio de la
compresión, y si se conoce la presión de descarga, se pueden encontrar las
propiedades del vapor de la descarga en las tablas de propiedades del
vapor sobrecalentado.
La entropía, es pues, una relación que describe la energía relativa en el
refrigerante, y se determina dividiendo la cantidad de calor en el líquido
o en el vapor, por su temperatura absoluta.
La entropía no se utiliza mucho en trabajos en el campo, pero es muy útil en
combinación con el diagrama de Mollier para estimar la temperatura de
descarga del compresor.
PROPIEDADES TERMODINAMICAS GAS R-22 EN CONDICIONES DE SATURACIÓN
6.3. PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS REFRIGERANTES
No debe ser tóxico ni venenoso
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Puesto que los refrigerantes son manejados por muchas personas, desde el
fabricante, al distribuidor hasta el usuario, no deben representar ningún
peligro. La mayoría de los refrigerantes sintéticos (hechos por el hombre, no
encontrados en la naturaleza) no son tóxicos, y el riesgo es muy leve o
prácticamente inexistente. Sin embargo, hay algunos refrigerantes que son
realmente dañinos al hombre, aún en pequeñas concentraciones. En altas
concentraciones en el aire, cualquier refrigerante puede causar asfixia,
debido a que desplazan el aire y crean insuficiencia de oxígeno. La
magnitud del daño depende de la concentración de refrigerante, su
naturaleza y del tiempo que se esté expuesto a él.
No debe ser explosivo ni inflamable
Los refrigerantes varían extremadamente en cuanto a su facultad para
arder o soportar la combustión.
Existe una clasificación de refrigerantes en tres grupos de acuerdo a su
grado de inflamabilidad o explosividad:
o Grupo Uno.
Los refrigerantes en este grupo pueden utilizarse en cantidades mayores
en cualquier instalación. Las cantidades permisibles son especificadas
por la American Standard Safety Code for Mechanical Refrigeration.
Estas cantidades son:
a. Hasta 9 Kg. en cocinas de hospitales.
b. Hasta 23 Kg. en concurrencias públicas.
c. Hasta 23 Kg. en uso residencial (si se toman
precauciones).
d. Hasta 9 Kg. en sistemas de aire acondicionado
residencial.
Algunos refrigerantes del Grupo Uno son:
R-11* Tricloromonofluorometano.
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R-12* Diclorodifluorometano.
R-22 Monoclorodifluorometano.
R-500 Mezcla azeotrópica de R-12 (73.8 % ) y R-152ª (26.2%).
R-502 Mezcla azeotrópica de R-22 (48.8 %) y R-115 (51.2%).
R-503 Mezcla azeotrópica de R-23 (40.1 %) y R-13 (59.9%).
R- 744 Bióxido de carbono.
* El R-11 y el R-12, junto con otros clorofluorocarbonos (CFC's), están en
proceso de desaparición, ya que existe evidencia de que dañan la capa de
ozono estratosférica.
o Grupo Dos.
Los refrigerantes de este grupo pueden ser ligeramente inflamables,
independientemente de que sean o no tóxicos.
Algunos refrigerantes de este grupo son:
R-717 Amoníaco.
R-40 Cloruro de metilo.
R-764 Bióxido de azufre.
El amoníaco fue uno de los primeros refrigerantes utilizados, y en la
actualidad, se emplea solamente en grandes instalaciones industriales y en
algunos refrigeradores de absorción.
El R-40 y el R-764 ya no se usan en la actualidad. En un tiempo, el bióxido
de azufre era el refrigerante más utilizado en refrigeradores domésticos.
Aún existen algunas unidades trabajando cargadas con R-764 y R-40.
o Grupo Tres.
Los refrigerantes de este grupo forman mezclas combustibles, cuando se
combinan con el aire. Los más comunes son:
R-170 Etano.
R-290 Propano.
R-600 Butano.
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Estos compuestos en la actualidad ya no se utilizan como refrigerantes; por
el contrario, debido a su alta inflamabilidad, algunos de estos
refrigerantes, como el R-170, arden tan bien y tan rápidamente, que se
usan como combustibles.
La diferencia entre un refrigerante muy inflamable (Grupo Tres) y uno
moderadamente inflamable (Grupo Dos), depende de la proporción
mezclada con el aire y el límite más bajo del rango. Un refrigerante del
Grupo Dos, puede ser tan riesgoso como uno del Grupo Tres, si es que hay
presente una cantidad suficiente.
Los refrigerantes del Grupo Tres arden fácilmente en una amplia proporción
de mezcla con el aire, y explotan violentamente si quedan encerrados
en un lugar.
o Clasificación combinada.
Una clasificación más actual de los refrigerantes, es la clasificación
combinada en grupos de seguridad, hecha por las organizaciones
American National Standards Institute (ANSI) y la American Society of
Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE),
conocida como la norma ANSI/ASHRAE 34-1992.
Esta clasificación combina la toxicidad con la inflamabilidad de los
refrigerantes, y surgió de la revisión hecha a la norma 34-1989, la cual se
hace cada cinco años, pero en esta ocasión se hizo a los tres años (1989-
1992).
La nueva clasificación de grupos de seguridad, es de acuerdo a los
siguientes criterios:
La clasificación deberá consistir de dos caracteres alfanuméricos.
La letra mayúscula indica la toxicidad, y el número arábigo denota la
inflamabilidad (por ejemplo, B2 o A1).
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En la clasificación de toxicidad, se asigna a los refrigerantes una de
las dos clases - A o B - en base a la exposición permisible: la clase A,
incluye refrigerantes a los cuales, no se ha identificado su
toxicidad en concentraciones menores o iguales a 400 ppm
(ligeramente o nada ). La clase B, incluye refrigerantes para los
cuales, existe evidencia de toxicidad en concentraciones por debajo
de 400 ppm. (muy tóxicos).
En la clasificación de inflamabilidad, los refrigerantes se deberán
asignar a una de tres clases: 1, 2 ó 3. La clase 1, incluye a
refrigerantes que no muestran propagación de llama, al ser
probados en aire a 101 KPa y a 18°C. La clase 2, incluye a
refrigerantes que tienen un límite de inflamabilidad bajo, de más de
0.10 kg/m³ a 21°C y 101kPa, y un calor de combustión menor a
4,540 kcal/kg (19,000 kJ/kg). La clase 3, comprende los
refrigerantes que son sumamente inflamables, menos o igual a 0.10
kg/m³ a 21°C y 101kPa, o por medio de un calor de combustión
mayor o igual a 4,540 kcal/kg.
No debe tener efecto sobre otros materiales.
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Los materiales empleados en la construcción de los equipos, generalmente
no son directamente de interés para el técnico de servicio, puesto que la
elección de esos materiales la hacen los fabricantes de equipo. Sin
embargo, a continuación se mencionarán los efectos de algunos
refrigerantes sobre varios materiales representativos, tales como metales,
plásticos y elastómeros.
o Compatibilidad con Metales.
Debe seleccionarse un refrigerante que no tenga ningún efecto sobre los
metales. Algunos refrigerantes, afortunadamente muy pocos, bajo ciertas
condiciones, tienen efectos corrosivos sobre algunos metales o producen
reacciones químicas que forman productos indeseables o contaminantes.
Los refrigerantes halogenados, bajo condiciones normales de operación,
pueden utilizarse satisfactoriamente con la mayoría de los metales que
comúnmente se usan en los sistemas de refrigeración, tales como: acero,
hierro fundido, bronce, cobre, estaño, plomo y aluminio. Sin embargo, en
condiciones severas de operación, como alta temperatura y en presencia de
humedad, se afectan sus propiedades y reaccionan con los metales. No
se recomienda utilizar refrigerantes halogenados con aluminio que
contenga más del 2% de magnesio o magnesio y zinc, aun cuando la
presencia de humedad sea muy pequeña.
El R-717 (amoníaco) no debe utilizarse con cobre o cualquier aleación
de cobre como bronce, estaño y zinc, ya que el amoníaco se combina rápida
y completamente con cualquier humedad presente, provocando la corrosión
de esos metales.
El R-40 (cloruro de metilo) no debe utilizarse con aluminio en cualquier
forma. Se forma un gas altamente inflamable, y es grande el riesgo de
explosión.
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El R-764 (bióxido de azufre) en presencia de agua forma ácido sulfuroso, el
cual ataca rápidamente al acero, al fierro, y en menor grado, a otros
metales.
o Compatibilidad con Elastómeros.
Existe una variación considerable, en cuanto a los efectos producidos por
los refrigerantes en los elastómeros tales como juntas, sellados, etc. Esto
se debe a que los elastómeros contienen, además del polímero base,
plastificantes y otros productos.
o Compatibilidad con Plásticos.
La mayoría de los materiales plásticos no son afectados por los refrigerantes
halogenados, por lo que se pueden utilizar de forma satisfactoria en la
mayoría de las aplicaciones. Una excepción es el poliestireno, ya que
algunos refrigerantes como el R-11 y el R-22, lo disuelven.
En general, el efecto sobre los plásticos disminuye, a medida que
aumenta el contenido de flúor en la molécula de los refrigerantes. Antes de
utilizar algún material plástico con los refrigerantes, es conveniente
realizar un ensayo de compatibilidad para una aplicación específica.
Fácil de detectar cuando se fuga.
Todos los refrigerantes tienen una tendencia a fugarse, y cuando esto
sucede, el refrigerante seleccionado debe ser fácilmente detectable.
En la actualidad, esto ya no es una deficiencia en ningún refrigerante, ya
que se han desarrollado varios métodos para detectar fugas de cualquier
refrigerante. Existen varios factores que determinan la tendencia de los
refrigerantes a fugarse. Presión, viscosidad y densidad, son algunos de
ellos. Cuando estas características son las mismas para diferentes
refrigerantes, el que tiene más tendencia a fugarse, es el de menor peso
molecular.
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El razonamiento de por qué sucede esto, es simple. El refrigerante con
mayor peso molecular, tiene moléculas más grandes. Esto significa que por
una grieta de cierto tamaño, se fugaría más fácilmente un refrigerante de
bajo peso molecular, que uno de mayor peso molecular.
Un ligero olor en los refrigerantes puede ser una ventaja, ya que cualquier
fuga, por muy pequeña, podría ser notada de inmediato y efectuarse
la corrección de la misma, antes de perder todo el refrigerante o se haya
ocasionado un daño mayor.
Algunas veces se añaden a estos compuestos algún olor irritante, como
medida de precaución.
o Detección de Fugas.
La detección de fugas es un problema continuo, principalmente con los
refrigerantes que no tienen olor apreciable, como los halogenados, pero en
la actualidad se han mejorado los métodos que facilitan su detección.
Existen varias razones para detectar fugas, como son: conservación de
los refrigerantes, protección de equipos costosos, reducción de emisiones a
la atmósfera y protección de las personas.
El método para detectar fugas varía con el refrigerante utilizado. Sin
embargo, todos los métodos tienen un procedimiento común: aplicar
presión al sistema con nitrógeno o bióxido de carbono.
Como precaución cabe indicar que nunca se ha de utilizar oxígeno o
acetileno para elevar la presión de un sistema para la detección de fugas,
pues el oxígeno explota en presencia de aceite y el acetileno se
descompone y explota, si se presuriza por encima de unos valores de 210 a
310 KPa.
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Con la precaución debida, se pueden utilizar el nitrógeno y el bióxido de
carbono con seguridad, cuando se presurice un sistema para detectar fugas.
Cuando se presurice un sistema con Nitrógeno o Bióxido de azufre, siempre
ha de usarse un dispositivo reductor de presión que posea regulador y
válvula de seguridad.
Si se acumulara excesiva presión dentro de un sistema de bomba de calor,
éste podría llegar a explotar. Muchos accidentes han sido causados por usar
un exceso de presión en la prueba de detección de fugas.
Todos los sistemas tienen una placa donde se recomienda la presión de
prueba. Antes de presurizar el sistema con nitrógeno o bióxido de carbono,
se ha de buscar dicha placa. Si no se conoce esa presión, nunca se ha de
sobrepasar los 1,30 KPa al realizar una prueba localizada o de todo el
conjunto.
Es necesario revisar que no existan fugas, antes de hacer vacío a la unidad.
La humedad puede entrar al sistema a través de una fuga, durante la
evacuación. Si se detectan una o varias fugas, es muy importante revisar de
nuevo toda la unidad completa, una vez hecha la reparación
respectiva. Esto sirve para probar la reparación, y al mismo tiempo,
detectar si hay fugas adicionales.
o Tipos de Detectores.
Las fugas en los sistemas de bomba de calor son normalmente muy
pequeñas, por lo tanto, los dispositivos detectores deben ser muy sensibles.
Los detectores de fugas pueden ubicarse en dos amplias categorías: los
que señalan fugas en puntos específicos y los monitores de área.
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Algunos de los métodos y/o dispositivos comúnmente empleados son:
soluciones de burbujas (jabón), lámpara de haluro, detectores
electrónicos, tintes fluorescentes y tintes para refrigerantes. Cada método
tiene su ventaja. Antes de comprar cualquiera de ellos, deberán
considerarse varios criterios, incluyendo la sensibilidad, los límites de
detección y la selectividad.
Debe de ser miscible con aceite
La miscibilidad del aceite y el refrigerante, juega un papel muy importante
en el diseño de los sistemas de bombas de calor. La miscibilidad del
aceite con el refrigerante, se puede definir como la capacidad que tienen
estos para mezclarse.
Aunque la función del aceite es lubricar las partes móviles del compresor,
no se puede evitar que algo de aceite se filtre en el sistema junto con el
refrigerante, a pesar de contar con un separador de aceite. Existen dos
partes del sistema donde esta relación es de interés: el cárter del
compresor y el evaporador.
Esta miscibilidad tiene sus ventajas y desventajas. Las principales ventajas
son: la facilidad relativa para retornar el aceite al compresor, y la
lubricación de diferentes partes del sistema, como válvulas. Las desventajas
son: la dilución del aceite en el cárter del compresor, disminución de la
transferencia de calor en el evaporador, falta de lubricación y problemas de
control.
No debe reaccionar con la humedad
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Todos los refrigerantes absorben humedad en cantidades variables. En un
sistema de refrigeración, esta cantidad debe mantenerse por debajo del
límite máximo permisible, para que pueda operar satisfactoriamente. Por
lo tanto, es imperativo que se elimine la humedad de los componentes del
sistema durante su fabricación, y que se tomen precauciones para evitar
que dicha humedad entre al sistema, durante las operaciones de
instalación o de servicio. Los refrigerantes y los aceites son abastecidos por
los fabricantes, con límites muy bajos de humedad. Se debe hacer un gran
esfuerzo por mantener la humedad fuera de los sistemas de refrigeración,
por dos principales razones:
El exceso de humedad, puede congelarse a bajas temperaturas y
restringir o detener el paso de refrigerante.
El exceso de agua puede reaccionar con el refrigerante formando
ácidos corrosivos, los cuales causarán deterioro del sistema.
En la mayoría de los demás refrigerantes, la solubilidad con el agua es baja,
especialmente a bajas temperaturas. Si en un refrigerante hay más agua de
la que puede tener en solución a temperaturas por debajo de 0°C, se
formará hielo y éste puede depositarse en las válvulas de expansión o tubos
capilares.
El agua por sí sola, puede causar corrosión de las partes metálicas de un
sistema de refrigeración, especialmente si está presente el aire. Se puede
formar moho e incrustaciones, y emigrar a partes del sistema donde su
presencia causará problemas. Cuando hay exceso de agua en un
sistema de amoníaco, se forma una base fuerte, la cual puede afectar el
aislamiento, las juntas, empaques y otras partes no metálicas del sistema.
Con los refrigerantes halogenados, el agua puede formar ácidos mediante
una reacción llamada hidrólisis, principalmente ácido clorhídrico. Estos
ácidos pueden corroer los metales y atacar el aislamiento del devanado del
moto- compresor. Normalmente, esta hidrólisis es muy lenta y se vuelve
más seria si hay presente agua suelta. También, las altas temperaturas de
operación aceleran la reacción.
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Desde cualquier punto de vista, la presencia de agua en un sistema de
refrigeración es indeseable.
Debe ser un compuesto estable.
En sistemas normales que estén razonablemente limpios y secos, la
estabilidad del refrigerante no es un problema. La mayoría de los
refrigerantes tienen una estabilidad adecuada para las aplicaciones
donde se utilizan. Se supone que el cobre, el acero y el aceite lubricante
siempre están presentes en el sistema.
o Mezclas de refrigerantes.
Por muchos años ha habido interés por el uso de refrigerantes mezclados,
tanto en estudios de calorímetros como en pruebas en el campo. Cuando se
considera este tema, surgen una cantidad de preguntas. ¿Es seguro mezclar
refrigerantes? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas? ¿Cuándo pueden
usarse las mezclas? ¿Cómo se afecta el funcionamiento del
refrigerante? ¿Cómo cambiará la solubilidad del aceite? Estas y otras
preguntas similares, en términos generales, no pueden ser totalmente
contestadas. Cada mezcla propuesta debe ser examinada en detalle.
Los refrigerantes que se mezclan deben ser compatibles entre sí, es decir,
no deben tener efectos químicos uno sobre otro, ni inmediatamente ni por
un largo período. Con los refrigerantes halogenados, los cuales por su
naturaleza son todos similares, esto no es un problema.
Cuando se mezclan dos o más compuestos diferentes, los cuales se utilizan
individualmente como refrigerantes, se pueden formar dos tipos de
soluciones: una mezcla zeotrópica (o mezcla simple) o una mezcla
azeotrópica. Ambos tipos de mezclas pueden operar en bombas de calor,
aunque las mezclas azeotrópicas tienen ciertas ventajas.
Mezclas Zeotrópicas.
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Se llama así a las mezclas formadas por dos o más componentes
(refrigerantes puros) de diferente volatilidad. Cuando estas mezclas se
evaporan o se condensan en un sistema de refrigeración, su composición y
su temperatura de saturación cambian. La palabra zeótropo se deriva de las
palabras griegas zein = hervir y tropos = cambiar.
Al hervir esta mezcla en un evaporador, la composición del líquido
remanente cambia. Esto es, al empezar a hervir el líquido, se evapora un
porcentaje más elevado del componente más volátil. Por lo tanto, conforme
continúa hirviendo la mezcla, el líquido remanente tiene menor
concentración del componente más volátil, y mayor concentración del
menos volátil.
El cambio de composición del líquido, da como resultado un cambio en el
punto de ebullición. La temperatura a la cual empieza a hervir el líquido
(líquido saturado), se le conoce punto de ebullición. La temperatura a la cual
se evapora la última gota de líquido (vapor saturado), se le llama punto de
rocío. A una misma presión, la temperatura del punto de ebullición es más
baja que la del punto de rocío para cualquier mezcla zeotrópica. A este
fenómeno se le conoce como "deslizamiento de temperatura".
Este deslizamiento de temperatura también ocurre en el condensador, pero
aquí, la temperatura de condensación disminuye en lugar de aumentar. El
inicio de la condensación es en su punto de rocío, cuando todo el vapor se
ha condensado, este es el punto de burbuja.
El deslizamiento de temperatura puede variar, dependiendo de la mezcla,
desde 1°C ó 2°C hasta varias decenas de grados centígrados. Cuando una
mezcla tiene un deslizamiento menor, que no conduce a errores
consecuentes en el cálculo para una aplicación en un sistema, se le llama
"mezcla casi azeotrópica".
A las mezclas zeotrópicas comerciales, se les debe asignar un número de
identificación en la serie 400. Este número indica qué componentes se
encuentran en la mezcla, pero no el porcentaje de cada uno de ellos.
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Se llama así a las mezclas de dos o más componentes de diferente
volatilidad, las cuales, al ser utilizadas en un sistema de refrigeración, NO
cambian su composición ni su temperatura de saturación al hervir en el
evaporador, o se condensan a una presión constante.
La composición del líquido es la misma que la del vapor. Las mezclas
azeotrópicas pueden inclusive ser destiladas, sin que cambie su
composición. El prefijo "a" antes de la palabra zeótropo, es de raíz
latina, y significa una negación, por lo que la palabra azeótropo se
puede interpretar como que "no cambia al hervir".
Al combinar los componentes, la mezcla resultante se comporta en
muchas maneras, como si fuera un solo refrigerante puro, con una sola
temperatura de saturación correspondiente a una presión dada.
Generalmente el punto de ebullición resultante de una mezcla azeotrópica,
es menor o igual que el del componente con el más bajo punto de
ebullición.
A las mezclas azeotrópicas que se comercialicen, deberá asignárseles un
número de identificación progresiva de la serie 500.
o Ventajas de los Azeótropos como Refrigerantes.
Ambas mezclas, las zeotrópicas y las azeotrópicas, pueden usarse como
refrigerantes. En sistemas con evaporador tipo "seco" o de expansión
directa, la mezcla completa se evapora antes de salir del evaporador. La
composición permanece igual a través de todo el ciclo de refrigeración, y
ambas mezclas pueden utilizarse bajo estas condiciones. En sistemas con
evaporadores de tipo "inundado", una mezcla azeotrópica tendrá la ventaja
de composición constante durante la evaporación. Con las mezclas
zeotrópicas, es probable que el líquido en el evaporador sea mucho más rico
en el componente de más alto punto de ebullición.
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Otra ventaja es el bajo punto de ebullición del azeótropo, lo que significa
temperaturas de evaporación más bajas y con frecuencia, mayor capacidad.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS REFRIGERANTES
Agua (R-718). Presenta como ventajas su bajo costo, no inflamable, no
tóxico y elevado calor latente. Su principal inconveniente consiste en
que requiere de presiones muy bajas para evaporar a bajas temperaturas.
Amoníaco (R-717). Es un fluido de alto calor latente, de bajo coste y de alta
presión de vapor. Por otra parte, es tóxico, inflamable y corrosivo.
CO2 (R-744). Es un gas inerte, no tóxico y no inflamable. Su principal
inconveniente consiste en que necesita presiones muy elevadas para
realizar el ciclo.
Compuestos halogenados del carbono. Los refrigerantes pertenecientes a
este grupo son los más utilizados. Son fluidos no tóxicos, no inflamables,
no corrosivos en ausencia de agua y no afectan al olor ni al sabor ni al
color de los productos refrigerados. Dentro de este grupo están:
Los CFC (Cloro-Fluoro-Carbonados). Pertenecen a este tipo los refrigerantes
R-11, R-12, R-13 y R- 502. Su principal inconveniente es que destruyen la
capa de ozono, por lo que su utilización está restringida según el protocolo
de Montreal.
Los HCFC (Hidro-Cloro-Fluoro-Carbonados). Pertenecen a este tipo los
refrigerantes R-22, R123 y R-124. Son menos estables que los CFC, por lo
que destruyen en menor medida la capa de ozono. Están siendo utilizados
para sustituir los anteriores hasta la aplicación de refrigerantes que no
afecten a la capa de ozono.
Los HFC (Hidro-Fluoro-Carbonados). Son los refrigerantes del futuro, el R-
134a, R-125, R-404a, R-152a y R-23. Su principal ventaja deriva del hecho
de no contener cloro, por lo que no destruyen la capa de ozono. Las
nuevas instalaciones deben llevar este tipo de refrigerantes.
BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
MIGUEL ÁNGEL LOZOYA MARTÍNEZ
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
7. APLICACIONES DE LAS BOMBAS DE CALOR.
7.1. SECTOR RESIDENCIAL.
7.1.1. CLIMATIZACIÓN DE VIVIENDAS.
Las Bombas de Calor utilizadas en estas aplicaciones son:
Bombas de calor aire-aire.
Es la aplicación más habitual. Se suelen utilizar unidades de baja potencia,
que se destinan a la calefacción y refrigeración de viviendas. El equipo está
en contacto con el exterior del edificio, de donde extrae el calor y también
con el aire interior de la vivienda, a la que cede el calor. Este será
distribuido mediante una red de conductos por todas las habitaciones.
Si la unidad es compacta, el equipo integra todos los componentes en una
sola unidad. La batería exterior irá en contacto con el ambiente exterior y la
unidad interior estará conectada a la red de conductos, que distribuyen el
aire por el interior de la vivienda.
Si se utiliza un equipo partido, ambas unidades, la interior y la exterior irán
conectadas mediante tuberías aisladas, por las que circulará el refrigerante.
La unidad exterior irá colocada en el exterior de la vivienda, por ejemplo en
la terraza, jardín, etc. La unidad o unidades interiores pueden ser vistas o
bien ir situadas en el falso techo.
Bombas de calor aire-agua.
En este caso, la Bomba de Calor extrae el calor del aire exterior y lo
transfiere a los locales a través de un circuito de agua a baja temperatura.
Bombas de calor agua-agua.
Utilizan como fuente de calor el agua superficial de ríos, lagos, etc. o agua
subterránea. La temperatura de estas fuentes es prácticamente constante
durante toda la estación de calefacción, lo que permite mantener un COP BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
constante y elevado durante toda la temporada. Como en el caso anterior la
distribución se hace mediante sistemas a baja temperatura.
Bombas de calor agua-aire.
Requieren también la disponibilidad de una fuente de calor, agua
subterránea, superficial, etc. La distribución se calor se realiza mediante
una red de conductos a todas las dependencias de la vivienda.
Bombas de calor tierra-agua.
Aprovechan la energía solar acumulada en el terreno como fuente de calor.
Este calor es extraído por la Bomba de Calor a través de un circuito de agua
con glicol, enterrado. La complejidad de la instalación y la necesidad de
disponer de una superficie de terreno grande, hacen que la inversión sea
elevada, por lo que esta aplicación es más propia de zonas con
temperaturas exteriores rigurosas, donde los equipos condensados por aire
no son adecuados.
La utilización de la Bomba de Calor para proporcionar calefacción,
refrigeración y agua caliente sanitaria en viviendas, es una aplicación
ampliamente difundida en España. La casi totalidad de los equipos
existentes en el mercado son reversibles, pudiendo trabajar en dos ciclos:
de invierno, proporcionando calefacción y de verano proporcionando
refrigeración. Por esta razón las Bombas de Calor están especialmente
indicadas para situaciones en las que se prevea demanda de calefacción y
refrigeración, ya que con un incremento en el precio del equipo, se pueden
cubrir ambas necesidades con el mismo equipo. La gama de potencias
comercializada es lo suficientemente amplia como para cubrir las
necesidades de cualquier vivienda. En la figura se representa el
funcionamiento de ambos ciclos en una Bomba de Calor aire-aire.
BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
En función del tipo de explotación se pueden clasificar en monovalentes y
bivalentes.
Se denominan monovalentes cuando la Bomba de Calor cubre por ella
misma la demanda de calefacción y refrigeración. En la explotación
bivalente, la Bomba de Calor por encima de cierta temperatura exterior
suministra ella sola las necesidades de calor. Por debajo de esa
temperatura, la calefacción es suministrada, bien por una caldera
exclusivamente, o bien por la Bomba de Calor y la caldera
simultáneamente.
7.1.2. AGUA CALIENTE SANITARIA.
La Bomba de Calor también puede utilizarse para la producción de agua
caliente sanitaria. Aquí el agua es el foco caliente. En primer lugar el COP
estacional en este caso es superior al de la aplicación para climatización, ya
que su utilización tiene lugar durante todo el año. En segundo lugar el COP
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
práctico en verano es muy elevado, como consecuencia de las altas
temperaturas del aire exterior.
7.2. SECTOR TERCIARIO.
7.2.1. CLIMATIZACIÓN.
La climatización de pequeños locales de oficinas, comercios, restaurantes
etc., es una aplicación muy habitual en este sector. Los grandes edificios de
oficinas se caracterizan por sus elevadas cargas internas de calor,
originadas por la iluminación, equipos ofimáticos y grado de ocupación. Por
otra parte sus fachadas suelen tener orientaciones diferentes. Así se
presentan simultáneamente zonas en que debido a la insolación y las
cargas internas necesitan ser refrigeradas, mientras que otras zonas del
edificio demandan calefacción. Algunos tipos de Bombas de Calor pueden
producir simultáneamente frío y calor resolviendo esta situación, tanto de
una forma centralizada como descentralizada.
Otra solución la ofrece la utilización de Bombas de Calor para transferencia
del calor sobrante de unas zonas del edificio a otras con necesidades de
calefacción. Es el caso de edificios muy compartimentados. Las Bombas de
Calor del tipo agua-aire, están repartidas por los diferentes locales y
conectadas entre sí mediante un circuito de agua. Las Bombas de Calor
situadas en locales con necesidades de calefacción, toman el calor del
circuito de agua y lo ceden al aire. En los locales con necesidades de
refrigeración las Bombas de Calor evacuan al circuito de agua el calor
excedentario. El bucle de agua conserva globalmente una temperatura
constante, generalmente entre 20º C y 30º C. Cuando una de las
necesidades bien de calor o bien de frío, llegue a ser preponderante, el
excedente de la otra producción provoca un calentamiento o un
enfriamiento del bucle de agua. Por esta razón se incorpora un dispositivo
compensador como por ejemplo una caldera o un dispositivo de
enfriamiento, haciendo intervenir uno u otro según la necesidad. El circuito
puede ser cerrado o abierto.
Circuito cerrado de agua.BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
Si existe un excedente de calor, este es evacuado mediante una torre de
refrigeración, mientras que si el edificio es deficitario en calor, la energía
calorífica complementaria la aportará una caldera.
Circuito abierto.
Si se dispone de una fuente suplementaria de agua, superficial o
subterránea, ésta puede ser utilizada en circuito abierto para aportar o
evacuar el calor.
En los sistemas centralizados el frío o calor se producen en un punto del
edificio y luego ha de ser transportado a las diferentes dependencias. Para
realizar este transporte se utilizan tres sistemas: conductos de aire, tuberías
de agua y tuberías de fluido refrigerante.
En los sistemas que utilizan tuberías de agua los elementos terminales más
usuales son los fancoils. Estos sistemas pueden ser clasificados en:
o Sistemas a dos tubos.
Por uno de ellos circula el agua caliente o fría, según la Bomba de Calor
funciona en ciclo de calefacción ó de refrigeración. Por el otro circula el
agua de retorno procedente de la unidad terminal.
o Sistemas a cuatro tubos.
En este caso hay dos tuberías de impulsión, una de agua fría y otra de agua
caliente, y otras dos tuberías de retorno.
Por último se puede transportar el frío o calor generado a las distintas
zonas, mediante tuberías de fluido refrigerante. Uno de los sistemas
utilizados es el sistema de caudal de refrigerante variable (VRV). En estos
equipos se varía el caudal de refrigerante impulsado a las unidades
interiores en función de las necesidades de cada una de las zonas o
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
dependencias. De esta forma son capaces de incorporar hasta 16 unidades
interiores y consiguen la máxima eficiencia energética, ya que únicamente
proporcionan la energía requerida en cada momento. El rendimiento
energético de este sistema disminuye cuando existe una gran diferencia de
altura entre la unidad exterior y las interiores.
7.3. CLIMATIZACIÓN DE PISCINAS.
En las piscinas climatizadas cubiertas, es necesario recurrir en invierno a un
elevado número de renovaciones de aire para evitar un excesivo contenido
de humedad en el ambiente, debido a la evaporación del agua del vaso de
la piscina, que daría lugar a que se formen condensaciones en los
cerramientos. La Bomba de Calor permite reducir el caudal de ventilación
necesario, obteniendo un importante ahorro de energía. El aire húmedo de
la piscina es enfriado en el evaporador de la Bomba de Calor. El
enfriamiento produce condensación del exceso de humedad acumulada en
el aire. El aire frío y seco es calentado en el condensador de la bomba y
pasa de nuevo al recinto de la piscina. El excedente de calor en la Bomba de
Calor se utiliza para calentar el agua de la piscina. También se utiliza para la
calefacción de los locales anexos como vestuarios, duchas, etc.
7.4. SECTOR INDUSTRIAL.
Una parte importante del consumo energético en la industria se destina a
procesos térmicos. Esta demanda térmica se encuentra cubierta
mayoritariamente por sistemas convencionales. Hay procesos que requieren
la aportación de calor mientras que otros son excedentarios. Lo habitual en
estos casos es que el calor sobrante sea evacuado a la atmósfera mediante BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
torres de refrigeración, con la consiguiente pérdida de energía, mientras
que por otro lado siguen existiendo necesidades de calor que se cubren, por
ejemplo, con la utilización de calderas.
En estas situaciones las Bombas de Calor proporcionan una gran
oportunidad para ahorrar energía, y son una alternativa interesante debido
a su doble efecto, de enfriamiento en el evaporador y de calentamiento en
el condensador.
La Bomba de Calor permite revalorizar energías térmicas degradadas. Parte
de efluentes térmicos no utilizables, y eleva el nivel de la energía térmica
contenida en los mismos, en sustitución de calentamientos por sistemas
tradicionales.
Para aplicar la Bomba de Calor a la industria se deben analizar los procesos,
con el fin de caracterizar los flujos de calor e identificar las oportunidades
de recuperación, evaluando su viabilidad tanto desde el punto de vista
energético como económico.
Las líneas de fluidos con calor residual más comunes en la industria son las
procedentes de aguas de refrigeración, efluentes o condensados. El
problema que presentan estas fuentes es que su caudal fluctúa. Por esta
razón y para aprovechar este calor residual son necesarios acumuladores de
gran capacidad para conseguir una operación estable de la Bomba de Calor.
7.4.1. BOMBAS DE CALOR EN CICLO DE COMPRESIÓN
CERRADO.
La temperatura máxima obtenida por los fluidos refrigerantes actuales está
en torno a los 120º C. Este es el tipo de bombas más extendido en la
industria.
7.4.1.1. Sistemas de recompresión mecánica del vapor (mvr).
En estas bombas el fluido que evoluciona es el propio fluido de proceso en
un ciclo abierto. Se clasifican en sistemas abiertos y semiabiertos.BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
En un sistema abierto, el vapor de un proceso industrial es comprimido. Al
elevar su presión se eleva su temperatura, y condensado en el mismo
proceso cede su calor.
En los sistemas semiabiertos, el calor del vapor recomprimido es cedido al
proceso mediante un cambiador de calor. Se eliminan uno (semiabierto) o
dos (abierto) cambiadores de calor (evaporador y/o condensador) y el salto
de temperaturas conseguido con la bomba es pequeño por esta razón. La
eficacia de utilización es elevada y se obtienen COPs de 10 a 30.
Los sistemas actuales MVR trabajan con temperaturas de foco frío de 70 a
80º C y ceden el calor a temperaturas entre 110 y 150º C. En algunos casos
pueden llegar a los 200º C. El agua es el fluido de trabajo más usual,
aunque también se pueden utilizar otros vapores de procesos.
7.4.2. BOMBAS DE CALOR DE ABSORCIÓN DE SIMPLE EFECTO.
Los sistemas actuales con agua/bromuro de litio alcanzan una temperatura
de salida de 100ºC y un salto térmico de hasta 65º C, con un COP que oscila
entre 1,2 y 1,4. La nueva generación de Bombas de Calor de absorción
avanzadas alcanzarán temperaturas de salida de 260º C y saltos térmicos
superiores a los mencionados.
7.4.3. BOMBAS DE CALOR DE ABSORCIÓN DE DOBLE EFECTO.
También se las denomina transformadores de calor. Se aplican a fluidos que
tienen un calor residual y una temperatura intermedia por encima de la del
ambiente, pero por debajo de la utilizable. Mediante el evaporador y el
generador el fluido alcanza una temperatura adecuada para su utilización.
En el absorbedor se cede el calor al proceso. Todos los sistemas de este tipo
en la actualidad, utilizan bromuro de litio y agua como fluidos refrigerantes.
Estos transformadores pueden alcanzar temperaturas de hasta 150º C, con
un salto de temperatura de 50º C. Los COPs en estas condiciones están
comprendidos entre 0,45 y 0,48.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
La principal justificación de la utilización de la Bomba de Calor en la
industria es la recuperación de calor. La Bomba de Calor hace utilizables
flujos de calor, que de otro modo serían disipados sin aprovechamiento. El
calor obtenido en el condensador de la Bomba de Calor puede ser utilizado
entre otras aplicaciones para:
Calefacción, climatización y agua caliente sanitaria.
Estas aplicaciones son similares a las estudiadas en los sectores residencial
y terciario. Suministran agua por ejemplo a fancoils, para la calefacción de
locales y naves.
Calentamiento de agua.
En la industria se presentan en muchas ocasiones, necesidades simultáneas
de agua fría y caliente, en el rango de temperaturas de 40º C a 90º C, para
lavandería, limpieza y desinfección. Esta demanda puede ser cubierta por
Bombas de Calor. Las bombas instaladas en este campo son principalmente
de compresión con motor eléctrico.
Secado de productos.
Las Bombas de Calor se usan extensivamente en la deshumidificación
industrial y secado a temperaturas bajas y moderadas. Esta es una
aplicación muy desarrollada en España. Para secar un producto se utiliza la
propiedad que tiene el aire para cargarse de humedad. La cantidad de
humedad absorbida por el aire es mayor, cuanta más alta sea la
temperatura. El proceso consiste en impulsar al local aire caliente y seco,
que robará humedad al producto a secar. Posteriormente este aire húmedo
pasa por el evaporador de la Bomba de Calor, en el que se enfría y
deshumidifica. La Bomba de Calor está especialmente indicada para
aquellos procesos que requieren un secado lento y sensible a altas
temperaturas.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
Destilación y obtención de concentrados.
Aún a pesar de que la evaporación y la destilación son procesos intensivos
de energía, la Bomba de Calor se utiliza con este fin en la industria química
y alimentaria. En la destilación se está produciendo una evaporación que
requiere calor y una condensación donde sobra calor. La Bomba de Calor
puede funcionar cediendo calor en su condensador y absorbiéndolo en el
evaporador.
En los procesos de concentración se aplican sistemas MVR abiertos o
semiabiertos, aunque también se utilizan bombas de ciclo de compresión.
La utilización es muy efectiva con COPs entre 6 y 30, cuando son necesarios
pequeños saltos de temperatura.
Una aplicación es la concentración en la industria alimentaria (lácteos,
zumos...).
Calefacción de invernaderos.
En los invernaderos las plantas absorben humedad y nutrientes por sus
raíces, devolviendo parte de la humedad al aire ambiente a través de las
hojas, aumentando los niveles de humedad dentro del invernadero. La
Bomba de Calor permite reducir el nivel de humedad dentro del
invernadero, sin desperdiciar el calor.
Calentamiento y enfriamiento de agua en piscifactorías.
En las piscifactorías es necesaria la producción de agua caliente y fría de
forma simultánea, pues las condiciones de temperatura requeridas para la
cría y engorde son distintas a las necesidades para la fecundación de
huevos y el crecimiento de los alevines. El principal inconveniente es que
normalmente la demanda de frío y calor no coincide. En la figura se muestra
un esquema de esta aplicación.
Fermentación del pan.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
En este procesos los azúcares contenidos en la masa se transforman en
alcohol y anhídrido carbónico. Este proceso debe desarrollarse a una
temperatura en el entorno de los 22/30ºC. Las especiales condiciones de la
mayor parte de los obradores de panadería obligan a calentar en invierno y
refrigerar en verano si no queremos tener desviaciones importantes con
respecto a las temperaturas citadas. Las bombas utilizadas en esta
aplicación son de compresión mecánica aire-aire reversible. En la figura se
presenta un esquema de utilización de la Bomba de Calor en este proceso.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
8. EFICACIA DE LAS BOMBAS DE CALOR Y LÍMITES DE
FUNCIONAMIENTO.
Hay principalmente dos factores que describen la eficiencia de las
bombas de calor:
COP (Coeficiente de rendimiento).
Se determina mediante condiciones de ensayo estándar para ciertos puntos
de operación y/o para varios puntos de operación típicos.
SPF (Factor de rendimiento estacional)
COP=QH
W
COP = QH
W =
QH
QH−QC
= T H
T H−TC
SPF=COPNOMINAL∗FP∗FC
Las bombas de calor deben considerarse como renovables siempre que su
SPF sea superior a 2,5.
Factor de ponderación, tiene en cuenta las diferentes zonas climáticas de
España que marca el CTE.
Factor de corrección, tiene en cuenta la diferencia entre la temperatura de
distribución de uso y la temperatura para la cual se ha obtenido el COP de
ensayo.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
FACTOR DE PONDERACIÓN (FP) PARA SISTEMAS DE CALEFACCIÓN Y/O
ACS CON BOMBAS DE CALOR
Factor de ponderación
(FP)
Fuente Energética de la Bomba de Calor A B C D E
Energía Aerotérmica. Equipos centralizados
0,8
7 0,8 0,8
0,7
5
0,7
5
Energía Aerotérmica. Equipos individuales y/o split
0,6
6
0,6
8
0,6
8
0,6
4
0,6
4
Energía hidrotérmica
0,9
9
0,9
6
0,9
2
0,8
6 0,8
Energía geotérmica de circuito cerrado
1,0
5
1,0
1
0,9
7 0,9
0,8
5
Intercambiadores verticales
1,2
4
1,2
3
1,1
8
1,1
1
1,0
3
Energía geotérmica de circuito abierto
1,3
1 1,3
1,2
3
1,1
7
1,0
9
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
FACTORES DE CORRECCIÓN (FC) EN FUNCIÓN DE LAS TEMPERATURAS DE
CONDENSACIÓN, SEGÚN LAS TEMPERTURAS DE ENSAYO COP
FACTOR DE CORRECCIÓN (FC)
Tª
DISTRIBUCIÓN FC FC FC FC FC FC
ºC
COP A
35ºC
COP A
40ºC
COP A
45ºC
COP A
50ºC
COP A
55ºC
COP A
60ºC
35 1,00
40 0,87 1,00
45 0,77 0,89 1,00
50 0,68 0,78 0,88 1,00
55 0,61 0,70 0,79 0,90 1,00
60 0,55 0,63 0,71 0,81 0,90 1,00
BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
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81
BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
COP, factor utilizado para dar el rendimiento de una bomba de calor cuando
trabaja en un ciclo de calor su valor es:
COP¿ Potenica calor í ficaobtenida delcondensadorPotencia el é ctrica absorbida por el equipo
xKcal /h
860Kcal/Kw
Como ejemplo el COP de una Resistencia eléctrica pura es igual a 1, debido
a que por cada Kw absorbido de la red eléctrica obtenemos 860 Kcal.
COP =860Kcal /h
1Kwh
x 860Kcal /Kw = 1
En un equipo bomba de calor que trabaje en ciclo de calefacción pueden
obtenerse COP de hasta 3, lo que quiere decir, en este caso, que por cada
Kw consumido por el equipo podemos obtener una potencia calorífica tres
veces superior a la que se obtiene con una resistencia eléctrica pura que
absorbe la misma potencia eléctrica de la red.
Los valores del COP los proporciona el fabricante del equipo y varían en
función directa con la temperatura exterior. Cuanto más baja es la
temperatura exterior, más bajo es el COP que proporciona una bomba de
calor.
Existen dos tipos de COP:
COP instantáneo, es el proporcionado por el equipo para unas
condiciones de funcionamiento fijas.
COP estacional, es el real de la instalación durante un periodo de
tiempo determinado.
8.1 LÍMITES DE FUNCIONAMIENTO.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
Cuando se utiliza la bomba de calor con una temperatura exterior (e
interior) muy baja, el fluido de intercambio de calor, que normalmente se
encuentra en fase líquida y fase vapor, puede llegar a congelarse. Para
evitar esa situación, las bombas de calor disponen de un sistema de
calefacción que descongela dicho fluido. Generalmente el aparato indica esa
situación con una luz naranja en el frontal.
Pues bien, cuando sucede esto, el rendimiento de la bomba de calor cae en
picado, aparte de que se producen momentos en los que el funcionamiento
de la bomba de calor queda suspendido. Se consume electricidad en una
resistencia para calentar el fluido hasta que el fluido alcanza una
temperatura de funcionamiento mínima para poder funcionar
correctamente.
Si la temperatura exterior (e interior) es excesivamente baja, los tiempos de
parada de descongelación representarán una fracción importante del
tiempo total de funcionamiento, haciendo que el rendimiento sea muy bajo.
Para que el COP sea inferior a 1, el calor invertido en descongelar el fluido
debería perderse en el exterior, es decir, la temperatura exterior debería ser
inferior a la de congelación del fluido. Considerando que esa situación
imposibilitaría el funcionamiento del aparato, y teniendo en cuenta que las
bombas de calor disponen de múltiples sistemas de control, la respuesta es
que el propio aparato aborta su puesta en funcionamiento cuando las
condiciones de trabajo son cercanas a las que teóricamente producirían un
COP menor de 1.
Por lo tanto, con temperaturas muy bajas el COP cae a niveles de 2 o
inferiores. Y en caso de tener que trabajar con condiciones extremas, el
aparato directamente deja de funcionar.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
La temperatura a la que esto sucede, en los aparatos que se venden en
España generalmente ocurre a temperaturas exteriores de -5ºC. La
temperatura interior también tiene su importancia, puesto que si ya
tenemos una temperatura elevada, contribuiremos a que la temperatura del
fluido se mantenga por encima de su temperatura de congelación, mientras
que si ponemos el aparato en marcha en una vivienda a 10ºC, lo que
estaremos haciendo es enfriar mucho el fluido, contribuyendo a que al pasar
a su etapa de expansión se congele.
.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
9. REGULACIÓN DE LA POTENCIA.
El fin de la regulación de los sistemas de calefacción es proporcionar en
cada momento la potencia adecuada a las necesidades del edificio o local.
La potencia instalada en el sistema es la potencia máxima requerida en el
momento más frío de un año medio. El resto de la temporada de
calefacción, las temperaturas exteriores son más altas que la mínima y las
necesidades de calor son menores. Por esta razón hay que regular la
potencia de acuerdo con las necesidades en cada momento. A menor
temperatura exterior, mayor potencia se requiere, de modo que la potencia
necesaria no solo varía a lo largo de la temporada fría, sino también a lo
largo del día.
Hay tres medios para conseguirlo:
Por tiempo.
Por temperatura.
Por caudal.
En ciertas instalaciones hay varios tipos de regulación simultáneamente.
7.5. REGULACIÓN POR TIEMPO
Es el sistema más sencillo de regulación consiste en parar o poner en
marcha el sistema de calentamiento, de modo que, a lo largo de un cierto
tiempo, la potencia suministrada por el calentador sea la necesaria (a
menor potencia necesaria, menor tiempo de marcha). El sistema más
sencillo y efectivo es utilizar un termostato ambiente situado en un local
representativo (el estar o sala principal) que, cuando el local está a la
temperatura deseada, corta un circuito eléctrico que puede mandar la
bomba directamente.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
7.6. REGULACIÓN POR TEMPERATURA DEL CALOPORTADOR
El sistema de regulación por temperatura del caloportador, o regulación
proporcional, es más complicado, consiste en un sistema electrónico que
recibe una señal indicando la temperatura del ambiente exterior del edificio,
enviada por una sonda exterior y en función de ella, regula la temperatura
del agua enviada a los emisores.
La potencia emitida por los emisores depende de la superficie de éstos y del
salto de temperaturas entre esa superficie y el ambiente. Como la superficie
es siempre la misma y, una vez fijada, la temperatura del ambiente también
es constante, la única variable es la temperatura del emisor o, lo que suele
ser lo mismo, la temperatura del caloportador.
Por otro lado, la necesidad de calor depende de las pérdidas de calor del
edificio y éstas, a su vez, dependen del aislamiento de sus elementos
constructivos que lo separan con el exterior, de las necesidades de
ventilación y de la diferencia de temperatura entre el exterior y el interior.
Como en el caso anterior, la constitución de los elementos separadores es
fija, la ventilación se debe fijar y, como se ha dicho lo mismo ocurre con la
temperatura interior, luego la única variable es la temperatura exterior.
La misión de la centralita es relacionar esta temperatura exterior con la del
caloportador, de modo que a menor temperatura exterior, mayor
temperatura debe tener el caloportador en la impulsión.
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
ILUSTRACIÓN DE UNA VÁLVULA DE TRES VÍAS MEZCLANDO AGUA DE IDA (ROJO) CON AGUA
DE RETORNO (AZUL).
La regulación de la temperatura del caloportador se hace mediante una
válvula multivía motorizada (de tres o cuatro vías) que mezcla el agua de la
caldera con agua del retorno (ya enfriada) para conseguir la temperatura
adecuada. La centralita conoce en cada momento la temperatura de
impulsión, mediante otra sonda situada en el conducto de ida (o impulsión)
y mueve el motor de la válvula en consecuencia.
Este sistema se llama regulación proporcional y se aplica obligatoriamente
en instalaciones centralizadas colectivas. También es la única que funciona
correctamente en el suelo radiante, en el que la temperatura de impulsión
siempre es más baja que la producida en la caldera.
En el caso de sistemas por aire la regulación por temperatura es la más
adecuada, sobre todo cuando la instalación también suministra el caudal de
ventilación, pues, aunque podría hacerse por caudal, hay un límite mínimo
que es el caudal obligatorio de ventilación, lo que impediría hacerlo
funcionar con necesidades pequeñas de calor. En este caso la regulación se
hace midiendo la temperatura del aire de retorno (de extracción) y en
función de ella se establece la temperatura del aire del impulsión (cuanto
menos temperatura tenga el aire de retorno, a mayor temperatura habrá
que impulsar).
7.7. REGULACIÓN POR CAUDAL
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
La regulación por caudal consiste en variar el caudal del caloportador
conforme varían las necesidades de calor (a menor caudal, menor aporte de
calor). Se emplea a veces en los sistemas de reparto por aire, pero con el
inconveniente apuntado en el párrafo anterior. Pero donde es una
regulación muy adecuada es para los climatizadores, en los sistemas de
aire. Mediante una válvula de tres vías se deja pasar más o menos caudal
por la batería (intercambiador) de calor, devolviendo el resto al retorno por
la otra vía. El control de la válvula se hace mediante una sonda que mide la
temperatura del aire de retorno, de modo que sirve para la zona servida por
el climatizador y solo para ella.
10. NORMATIVA Y REGLAMENTACIÓN.
CERTIFICACIÓN EUROVENT
La certificación europea EUROVENT fue implantada por los fabricantes de
equipos de climatización para garantizar las prestaciones anunciadas en sus
catálogos. El programa de certificación EUROVENT se aplica a bombas de
calor, climatizadores, reversibles o no, fabricados y montados en fábrica,
destinados a calefacción o refrigeración de locales. No se incluyen los
climatizadores y las bombas de calor de una potencia frigorífica superior a
100 kW. La certificación EUROVENT se basa en:
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
o La norma ISO 5151 para la determinación de la eficiencia
térmica del equipo por el método de la cámara calorimétrica.
o Recomendaciones EUROVENT para el resto de pruebas
térmicas en cámara entálpica.
o Recomendaciones EUROVENT para pruebas acústicas, sólo se
utiliza el método de cámara reverberante.
MARCADO CE
Respecto a las bombas de calor, el marcado CE es una marca
autodeclarativa obligatoria que hace responsable al industrial sólo en
materia de seguridad de las personas. No informa en absoluto sobre la
eficiencia o la fiabilidad de la bomba de calor.
MARCA NF PAC
La marca "NFPAC" es una marca voluntaria expedida por la AFAQ-AFNOR
que permite verificar la conformidad de las bombas de calor con las
distintas normas vigentes, francesas, europeas e internacionales, así como
el cumplimiento de las prestaciones mínimas establecidas por la profesión
mediante un sistema de referencia. Afecta a las distintas bombas de calor
aerotérmicas y geotérmicas de potencia calorífica inferior o igual a 50 kW.
Certifica los siguientes parámetros:
o El coeficiente de rendimiento (COP) con un umbral mínimo en
los distintos puntos de funcionamiento.
o La potencia térmica, el nivel de potencia acústica.
NORMA NF EN 23741
Esta norma concierne a la determinación de los niveles de potencia acústica
emitidos por las fuentes de ruido. Prescribe métodos de laboratorio en salas
reverberantes para las fuentes sonoras de banda ancha.
NORMA NF EN 23742
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
Esta norma concierne a la determinación de los niveles de potencia acústica
emitidos por las fuentes de ruido. Prescribe métodos de laboratorio en salas
reverberantes para las fuentes sonoras que emiten ruidos con componentes
tonales y de banda estrecha.
DIRECTIVA 2009/28/EC
de 23 de abril de 2009 relativa al fomento del uso de energía procedente
de fuentes renovables y por la que se modifican y se derogan las Directivas
2001/77/CE y 2003/30/CE.
UNE EN 14825:2012
Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con
compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración
de locales. Ensayos y clasificación en condiciones de carga parcial y cálculo
del rendimiento estacional.
ORDEN FOM/1635/2013
de 10 de septiembre, por la que se actualiza el Documento Básico DB-HE
«Ahorro de Energía», del Código Técnico de la Edificación, aprobado por
Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo.
REAL DECRETO 1027/2007
de 20 de Julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones
Térmicas en Edificios (RITE).
UNE-EN ISO 12570:2000/A1:2013
Prestaciones higrotérmicas de los productos y materiales para edificios.
Determinación del contenido de humedad mediante secado a elevadas
temperaturas. Modificación 1. (ISO 12570:2000/Amd 1:2013).
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
UNE-EN 14511-1:2012
Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con
compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración
de locales. Parte 1: Términos y definiciones.
UNE-EN 14511-2:2012
Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con
compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración
de locales. Parte 2: Condiciones de ensayo.
UNE-EN 14511-3:2012
Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con
compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración
de locales. Parte 3: Métodos de ensayo.
UNE-EN 14511-4:2012
Acondicionadores de aire, enfriadoras de líquido y bombas de calor con
compresor accionado eléctricamente para la calefacción y la refrigeración
de locales. Parte 4: Requisitos.
Esta norma europea especifica las condiciones de prueba para la
determinación de las características de eficiencia de las bombas de calor
aire/aire, agua/aire, aire/agua y agua/agua, con compresor accionado por
motor eléctrico cuando se utilizan para calefacción de locales. Para cada
uno de estos sistemas se definen puntos de ensayo nominales y de
aplicaciones. Para los sistemas aire/aire y aire/agua, el ensayo se realiza
para una temperatura exterior nominal de +7 °C. Para los sistemas
agua/agua, el ensayo se realiza para una temperatura de agua nominal de
10 °C; para los sistemas agua glicolada/agua, el ensayo se realiza para una
temperatura de agua nominal de 0 °C. Para el sistema de tipo suelo/suelo o
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91
BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
suelo/agua no existe ninguna norma de ensayo, sólo protocolos admitidos
por la mayoría de industriales. Para estos productos, la temperatura nominal
del fluido en la entrada del evaporador es de -5 °C.
UNE-EN 12309-1:2000
Acondicionadores de aire y/o bombas de calor de absorción y adsorción que
utilizan combustibles gaseosos de consumo calorífico basado en el PCI
inferior o igual a 70 Kw Parte 1: Seguridad.
UNE-EN 12309-2:2000
Acondicionadores de aire y/o bombas de calor de absorción y adsorción que
utilizan combustibles gaseosos de consumo calorífico basado en el PCI
inferior o igual a 70 Kw Parte 2: Uso racional de la energía.
UNE-EN 60335-2-40:2005/A12:2005
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores.
UNE-EN 60335-2-40:2005
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores.
UNE-EN 60335-2-40:2005 CORR:2006
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores.
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92
BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
UNE-EN 60335-2-40:2005 CORR:2010
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores.
UNE-EN 60335-2-40:2005/A13:2012
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores.
UNE-EN 60335-2-40:2005/A13:2012/AC:2013
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores.
UNE-EN 60335-2-40:2005/A2:2009
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores.
UNE-EN 60335-2-40:2005/A1:2007
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
deshumidificadores. (IEC 60335-2-40:2002/A1:2005, modificada).
UNE-EN 60335-2-40:2005/A11:2005
Aparatos electrodomésticos y análogos. Seguridad. Parte 2-40: Requisitos
particulares para bombas de calor eléctricas, acondicionadores de aire y
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
deshumificadores.
UNE-EN 16147:2011
Bombas de calor con compresor accionado eléctricamente. Ensayos y
requisitos para el marcado de equipos para agua caliente sanitaria.
UNE-EN 15879-1:2011
Ensayos y determinación de las características de las bombas de calor con
intercambio directo con el terreno con compresor accionado eléctricamente
eléctrico para calefacción y/o refrigeración de locales. Parte 1: Bombas de
calor de intercambio directo con el agua.
UNE-EN 14276-1:2007+A1:2011
Equipos a presión para sistemas de refrigeración y bombas de calor. Parte
1: Recipientes. Requisitos generales.
UNE-EN 14276-2:2008+A1:2011
Equipos a presión para sistemas de refrigeración y bombas de calor. Parte
2: Redes de tuberías. Requisitos generales.
CEN ISO/TS 16491:2012
Guidelines for the evaluation of uncertainty of measurement in air
conditioner and heat pump cooling and heating capacity tests (ISO/TS
16491:2012).
UNE-EN 15450:2008
Sistemas de calefacción en edificios. Diseño de los sistemas de calefacción
con bomba de calor.
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94
BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
UNE-EN 16084:2011
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Clasificación de la estanquidad
de los componentes y las uniones.
UNE-EN 13313:2011
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Competencia del personal.
UNE-EN 13136:2002/A1:2005
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Dispositivos de alivio de
presión y sus tuberías de conexión. Métodos de cálculo.
UNE-EN 13136:2002
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Dispositivos de alivio de
presión y sus tuberías de conexión. Métodos de cálculo.
UNE-EN 12178:2004
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Dispositivos indicadores de
nivel de líquido. Requisitos, ensayos y marcado.
UNE-EN 12263:1999
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Dispositivos interruptores de
seguridad para limitar la presión. Requisitos y ensayos.
UNE-EN 1736:2009
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Elementos flexibles de tubería,
aisladores de vibración, juntas de dilatación y tubos no metálicos.
Requisitos, diseño e instalación.
BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
MIGUEL ÁNGEL LOZOYA MARTÍNEZ
95
BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
UNE-EN 12693:2009
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Requisitos de seguridad y
medioambientales. Compresores volumétricos para fluidos refrigerantes.
UNE-EN 378-1:2008+A2:2012
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Requisitos de seguridad y
medioambientales. Parte 1: Requisitos básicos, definiciones, clasificación y
criterios de elección.
UNE-EN 378-2:2008+A2:2012
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Requisitos de seguridad y
medioambientales. Parte 2: Diseño, fabricación, ensayos, marcado y
documentación.
UNE-EN 378-3:2008+A1:2012
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Requisitos de seguridad y
medioambientales. Parte 3: Instalación "in situ" y protección de las
personas.
UNE-EN 378-4:2008+A1:2012
Sistemas de refrigeración y bombas de calor. Requisitos de seguridad y
medioambientales. Parte 4: Operación, mantenimiento, reparación y
recuperación.
UNE-EN 1861:1999
Sistemas frigoríficos y bombas de calor. Esquemas sinópticos para sistemas,
tuberías e instrumentación. Configuración y símbolos.
PROYECTOS DE NORMAS
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BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
Existe un proyecto de norma europea en fase de elaboración por el CEN/TC
228 Pr EN 12828 "Diseño e instalación de sistemas de calefacción de agua",
que abarca las distintas partes de la instalación: producción de calor,
distribución y emisión.
Establece los dispositivos de regulación y seguridad necesarios.
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97
BOMBAS DE CALOR. TERMODINÁMICA TÉCNICA. E.I.M.I.A. U.C.L.M.
11. BIBLIOGRAFÍA.
WWW.BOMBASDECALOR.COM
BOLETIN OFICIAL DEL ESTADO.
WWW.AENOR.ES
UNIVERSIDAD DE CASTILLA LA MANCHA. EIMIA. ASIGNATURA DE
TERMODINÁMICA TÉCNICA. AUTOR: MARIA LUISA RUBIO MESAS.
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
ELÉCTRICA Y ENERGÉTICA; ASIGNATURA MÁQUINAS Y MOTORES
TÉRMICOS. AUTOR: CARLOS J RENEDO.
UNIVERSIDAD DE VALLADOLID. ESCUELA DE INGENIERÍAS
INDISTRIALES. ANÁLISIS DE LA VIABILIDAD ENERGÉTICA Y
ECONÓMICA DE UN RECUPERADOR DE ENERGÍA PARA LA
CLIMATIZACIÓN PARA UNA PLANTA DE OFICINAS. AUTORES: VÍCTOR
REBOLLO PÉREZ, ADRIÁN VALLES ARROYO.
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA. FACULTAD DE NAÚTICA
DE BARCELONA. LOS REFRIGERANTES Y EL MEDIO AMBIENTE. AUTOR:
JUAN PABLO PLAZAS MONROY.
GUÍA DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EN CLIMATIZACIÓN. IDEA
(INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y AHORRO DE ENERGÍA).
MINISTERIO DE INDUSTRIA, TURISMO Y COMERCIO.
TERMODINÁMICA BÁSICA Y APLICADA. AUTOR: L. MARTÍNEZ.
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MEXICO. FACULTAD DE
ESTUDIOS SUPERIORES DE ARAGÓN.LOS REFRIGERANTES COMO
CAUSANTES DE LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO Y EL
CALENTAMIENTO GLOBAL DE LA TIEERRA. AUTOR: RODOLFO
CERVANTES RÍOS.
BOMBAS DE CALOR Y ENERGÍAS RENOVABLES EN EDIFICIOS. ESCRITO
POR FRANCISCO JAVIER REY MARTÍNEZ Y ELOY VELASCO GÓMEZ
BEATRIZ ARTERO LAPARRAVÍCTOR ENCIJO GONZÁLEZ
MIGUEL ÁNGEL LOZOYA MARTÍNEZ
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