Refrigeradores y Bombas de Calor

REFRIGERADORES 

Un refrigerador es un dispositivo extractor de calor que está más frío que el ambiente y lo vierte en el ambiente. Para funcionar, un refrigerador requiere un trabajo adicional que aumenta el calor de desecho que se entrega al ambiente. 

Un dispositivo de aire acondicionado son ejemplos de refrigeradores. Mantiene constante la temperatura del interior de una cámara o habitación, expulsado de forma continua el calor que va entrando por las paredes. 

                      

                                            Figura1. Funcionamiento de los refrigeradores.

Para los refrigeradores se define el coeficiente de desempeño (COPR) según el mismo principio que para las máquinas térmicas siendo “lo que se saca” el calor que se extrae de la habitación fría y “lo que cuesta” el trabajo necesario para ello. 

A diferencia del rendimiento de una máquina térmica, el coeficiente de desempeño puede ser mayor que la unidad. 

BOMBAS DE CALOR 

 Se denomina Bomba de Calor a la máquina que permite transferir o "bombear" calor de un medio frío hacia un medio más caliente. 

 

Figura 2. Esquema para bombas de calor. 

La gran ventaja de la Bomba de Calor radica en su eficiencia en calefacción, puesto que es capaz de aportar más energía que la que consume, aproximadamente entre dos y tres veces más. 

Esto es así porque el equipo recupera energia del ambiente exterior y la incorpora como energía útil para calefacción. Por tanto, para lograr el mismo efecto consume menos energía que otros aparatos o sistemas de calefaccion y, lógicamente, el coste de calefacción es también más reducido, en línea con los sistemas más competitivos. 

     

Figura3. Comparación de un refrigerador con una bomba de calor 

La relación entre las bombas de calor y los refrigeradores radica en que son el mismo ciclo, sin embargo, el sentido que toma el ciclo en uno es el inverso del otro. Los acondicionadores de aire suelen actuar de las dos formas mediante un sistema de controles de forma que en invierno enfrían la calle para calentar la casa y en verano al revés. 

Es importante recalcar que según la 2ª Ley debido a Clausius, es imposible para cualquier máquina térmica recibir calor de un lugar frío y cederlo a un lugar caliente sin gasto de trabajo. 

CLICO REAL DE REFRIGERACION POR COMPRESION DE VAPOR 

Un proceso real de refrigeración, se caracteriza por la presencia de multiples irreversibilidades. Dentro de estas ultimas podemos mencionar la fricción durante la compresión que incrementaría la transferencia de calor y podría, a su vez, incrementar o disminuir la entropía.   

  

Figura4. Grafica T-vs-S para refrigeración real con compresión de vapor 

Existe la posibilidad que el vapor entre sobrecalentado al compresor o que salga subenfriado del condensador. También se debe considerar que, el compresor ya no será isentrópico y tendrá una eficiencia equivalente a la relación entre su trabajo isentropico con su trabajo rea