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Si nos preguntamos qué es una bomba de calor, simplemente
podemos decir que es una máquina que transforma energía térmica de un
medio a baja temperatura, como el ambiente (agua, aire, tierra) y lo lleva a un
nivel superior de temperatura siendo de esta forma aprovechable en diversas
aplicaciones como en calefacción, preparación de agua caliente sanitaria,
calor destinado a procesos, calefacción de piscinas e incluso para climatizar
un ambiente.
Esto se realiza mediante una máquina térmica (denominada bomba de
calor) en la cual un fluido refrigerante (que se encuentra dentro de un
circuito cerrado) está constantemente sujeto a cambios de estado (evaporación,
compresión, condensación y expansión). En términos coloquiales, una bomba de
calor resulta muy similar a un equipo de refrigeración común, sólo que en una
bomba de calor aprovechamos el calor generado por el equipo.
¿Han notado alguna vez que detrás del refrigerador de casa sale
calor? Pues bien, precisamente ese es el calor que se aprovecha en una bomba de
calor, el calor disipado en el condensador del equipo. La particularidad de
estos equipos radica en que han sido específicamente diseñados para
entregar calor y a mayores temperaturas.
Dependiendo del diseño de un sistema de comba de calor, hasta un
75% de la energía generada proviene del ambiente (y de forma gratuita). ¿Cómo
sucede esto? Simplemente tenemos que entender cómo se mide la eficiencia de una
bomba de calor.
La eficiencia de estos equipos se mide según su COP (Coefficient of
Performance, por su sigla en inglés), que representa la razón entre la cantidad
de calor generado y la energía consumida por el equipo. A modo de ejemplo,
un COP = 4 quiere decir que por cada 4 KW entregados como calor, sólo se
consume 1 KW en electricidad para accionar el compresor. El resto de la energía
proviene del aire, del agua o de la tierra, según el sistema elegido.
¿Qué quiere decir esto? La mejor forma de entender las ventajas de una bomba de
calor es mediante un simple ejemplo: Imaginemos que queremos calentar una
habitación y necesitamos una potencia de 4 KW.
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Si para este fin utilizamos directamente una estufa eléctrica, tendremos que
para suministrar los 4 KW de calor necesarios, nuestra estufa consumirá 4 KW en
electricidad (COP = 1). En cambio, si por el contrario utilizamos para el mismo
efecto una bomba de calor, que entregue 4 KW de calor, sólo consumirá 1 kW en
electricidad para accionar el equipo (COP = 4), el resto de la energía proviene
del ambiente. Por lo tanto, nuestro interés será contar con una bomba de calor
cuyo COP sea lo más grande posible.
Para un equipo determinado, el COP varía con la temperatura de la fuente de
calor y de suministro. Típicamente el COP de una bomba de calor se especifica
para una condición estándar, por ejemplo A+7/W+35, lo que significa que el COP
mostrado se obtiene cuando el aire exterior está a 7ºC y el agua en la salida
del condensador se calienta a 35ºC.
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¿Entonces, qué opciones tenemos en la selección de un sistema de bomba de calor?
En este sentido lo principal es decidir primero cuál será nuestra "fuente de
calor", es decir, si queremos aprovechar el calor del aire ambiente
(aerotermia), del agua o de la tierra (geotermia).
La decisión de cual fuente de calor es la más conveniente para un proyecto en
particular debe basarse en las siguientes
consideraciones: disponibilidad de la fuente de calor, la inversión que
estemos dispuestos a realizar, el costo de funcionamiento que queramos obtener
y el mantenimiento del sistema.
Una bomba de calor aerotérmica obtiene la energía
directamente del aire ambiente. Pueden funcionar incluso con temperatura del
aire exterior de hasta 20ºC bajo cero. La ventaja de estos sistemas son que la
inversión es la más baja de todas, y que el aire exterior es ilimitado. Sin
embargo, la eficiencia de estos sistemas depende directamente de la temperatura
del aire exterior; a menor temperatura exterior, menos eficiencia.
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Tanto en Europa como en Norte América están muy de moda las bombas de caor
geotérmicas. La energía geotérmica es energía almacenada en forma de calor
debajo de la superficie de la tierra sólida. Proviene del núcleo de la tierra
así como de la energía térmica aportada por la acción diaria del sol y la
lluvia sobre nuestro medio.
Los principales sistemas de captación utilizados en sistemas de bombas de calor
geotérmica son los captadores horizontales y las sondas verticales.
Este tipo de sistemas son muy eficientes, puesto que al permanecer
la temperatura del subsuelo prácticamente constante a lo largo de todo el día,
el rendimiento de una bomba de calor geotérmica no se ve mayormente afectada
por el clima exterior. El mayor inconveniente radica en el coste adicional que
representa la instalación del sistema de captación geotérmico.
TAMBIÉN SIRVEN COMO AIRE ACONDICIONADO
Otra gran ventaja de una bomba de calor radica en la posibilidad de
adquirir un equipo con características de inversión de ciclo, o reversibles.
Esta función permite que la bomba de calor invierta su modo de operación
pasando de suministrar calor a suministrar frío, lo cual nos permite, por
ejemplo, con el mismo equipo suministrar en una edificación calefacción en
invierno y climatización en verano.
En resumen, una bomba de calor permite disponer de un sistema muy
eficiente y seguro: No emite sustancias a la atmósfera (no hay
combustión), no emite CO2, no se generan óxidos de nitrógeno (NOx) ni de azufre
(SOx). No emite olores. Los refrigerantes utilizados actualmente en las bombas
de calor no dañan la capa de Ozono. Tampoco son sustancias tóxicas ni
inflamables. Son sistemas muy robustos, no requieren ningún mantenimiento
específico. Los compresores modernos presentan bajas vibraciones y bajo nivel
sonoro. Con una bomba de calor es posible satisfacer todos los requerimientos
de calefacción, agua caliente sanitaria, calefacción de piscinas u otros
procesos e incluso climatización, y de paso dispondrá de un sistema
independiente del precio del petróleo o del gas natural.
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