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¿Sabes cómo es que funciona la bomba de calor? ¿Sabias que ahorra energía?

Ahora que estamos sintiendo muy bajas temperaturas en gran parte del país nos hicieron plantearnos el explicar el funcionamiento básico de las bombas de calor en equipos de aire acondicionado.

¿Tu sabes qué es una bomba de calor? Es un mecanismo relativamente sencillo y muy ingenioso a la vez, una bomba de calor es un sistema que “genera” calor sin la necesidad de realmente generar calor. Tal vez esto suene como algo que no tiene sentido, pero es muy simple:

Existe calor en el aire de todos los lugares. Cuando la temperatura es alta, la cantidad de calor en el aire es mucha, cuando la temperatura es baja, la cantidad de calor es poca. Pero siempre hay calor.

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Lo que hace una bomba de calor es que literalmente agarra el calor de afuera y lo transfiere adentro, esto hace que no se tenga que utilizar mucha electricidad, lo que genera un ahorro de energía.

 Ya que entendimos que es y que hace una bomba de calor, ahora vamos a aprender ¿Cómo funciona?

  • pic_heat_transferEl calor es transferido por los refrigerantes

Como ya saben, el aire acondicionado utiliza refrigerante para transferir el calor de adentro y mandarlo afuera. Una bomba de calor hace exactamente lo mismo, pero al revés. La bomba de calor utiliza el refrigerante para transferir el calor de afuera hacia adentro, y de esta manera calentar el aire de la habitación.


  • Por naturaleza, el calor llena la habitación fría.

Lpic_spoonas leyes de la física nos dicen que el calor siempre se va a mover hacía una habitación fría. Tú puedes comprobar esto con un experimento sencillo desde tu casa. Simplemente calienta una cuchara y ponla encima de una cuchara fría, verás que en poco tiempo el calor se va a transferir a la cuchara fría y se va a calentar también. La transferencia de calor se detiene cuando la temperatura de las dos cucharas sean las mismas.

En el siguiente diagrama podemos observar claramente cómo se transfiere el calor de afuera hacía adentro:

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Eficiencia y capacidad en la cadena del frío. Dos factores del ahorro de energía.

Actualmente los refrigerantes desarrollados como sustitutos pueden tener una pérdida de capacidad que no es cuantificada, generalmente solo hacen cambios sin dar importancia en estos factores:  capacidad y eficiencia que nos llevan a un ahorro de energía y por consecuencia a un ahorro monetario. Las alternativas actualmente son varias, incluso existen refrigerantes que por sus propiedades termodinámicas solamente son para sistemas nuevos de alta capacidad y eficiencia. 

La capacidad de enfriamiento es la cantidad de calor extraído del espacio por refrigerar y se mide en Btu/h o en toneladas de refrigeración que son las unidades más conocidas y utilizadas, la capacidad en toneladas de refrigeración de un sistema es equivalente a congelar 1 tonelada de agua líquida a 0 °C (32 °F) en hielo a 0 °C en 24 h será 1 tonelada y si lo queremos ver en Btu/h (Unidades térmicas Británicas por hora) serían igual a un valor 12,000.

La eficiencia por otro lado la podemos expresar de una manera muy sencilla como la cantidad de calor absorbida de donde la queremos, entre la cantidad de energía utilizada para hacer trabajar el compresor, un sistema de refrigeración debe garantizar la mayor cantidad calor extraído con la menor cantidad de potencia utilizada por el compresor.

Una vez que conocemos estas dos variables podemos iniciar a revisar el sistema para evaluar si se encuentra trabajando de acuerdo a lo requerido.

Cada refrigerante o mezcla de refrigerantes tiene propiedades que son únicas un R-22 tienen propiedades diferentes a un R-134a o a cualquier mezcla y esas propiedades son las que se utilizan para diseñar los sistemas tanto de refrigeración como de aire acondicionado, y que su  funcionamiento sea a su máxima eficiencia,  pero si nosotros no consideramos correctamente  esas variables (capacidad y eficiencia), si es un Aire acondicionado debe tener la capacidad de extraer el calor en función del área de la habitación, personas que normalmente la ocupan, etc; en el caso de refrigeración se debe considerar la temperatura de trabajo, el área, la cantidad de material y la rotación a mantener en esas condiciones, etc., tendremos un mayor gasto en a energía , y por otro lado, si no se hace una buena instalación y un buen mantenimiento de limpieza periódico, también nos llevara a mayores gastos de energía y por lógica a que la factura de consumo de electricidad sea alto.

En el caso de los refrigerantes actualmente se está buscando que sean cada vez amigables a medio ambiente mediante la sustitución de los actuales en equipos existentes, pero también nos tenemos que asegurar que cumplan con la capacidad y eficiencia que requerimos, asegurándonos que no se incrementen los consumos de energía, revisa las capacidades de los diferentes dispositivos del sistema para que ajustarlos y que trabajen a su máxima eficiencia.

No olvides revisar las propiedades de los refrigerantes en las tablas de presión-temperatura que encontraras en nuestra página web.

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¿Qué es un minisplit y cuál es su función?

 

El aire acondicionado minisplit significa “mini-divido” y se refiere a un sistema que consta de dos unidades, que es la unidad interior y la unidad exterior.

Las características principales del aire acondicionado minisplit son las siguientes:

  • Eficiencia en funcionamiento, enfriamiento, espacio y versatilidad.
  • Fácil Instalación.
  • Uso de Refrigerante eficaz (R-22 y R-410A).
  • Diferentes Voltajes de operación según necesidades (110V – 220V).
  • Tipo de control:
    • Modo “Sleep”.
    • Encendido y apagado de modo automático. Movimiento de la rejilla.
    • Diferentes Velocidades del ventilador.
    • Función “energy saver”.
    • Deshumidificación.
    • Inverter (ahorro de energía).

Unidades interiores

La unidad interior y exterior deben de estar conectadas entre sí. Por una parte, debe de haber conexión de tubería de cobre para gas refrigerante y por otra parte debe de haber conexiones eléctricas entre ambas.

Es importante que al escoger el equipo se tome en cuenta que hay fabricantes que incluyen el kit de instalación. Este kit incluye el material necesario para conectar las 2 unidades a una distancia que normalmente es de 4 a 5 metros. En caso de requerir mayor distancia se deberá de considerar el costo del material adicional.

Cuando la unidad interior es instalada en la parte alta de una pared y que se conoce como “Mini Split High Wall”. Y la que es instalada en el techo de la habitación o en la pared y que incluso puede ser recargada en el piso, a ésta unidad se le conoce como Minisplit Piso Techo.

Ilustración 1. Mini Split High Wall

Ilustración 2 Mini Split Piso Tech

Ilustración 2. Mini Split Piso Tech

Unidades Exteriores

La unidad exterior o unidad condensadora es la parte del minisplit que como su nombre lo indica se coloca en el exterior, ya sea en un patio o azotea. Esta unidad está diseñada para estar a la intemperie y de hecho mientras más aire fresco le dé, es mejor. También es recomendable ubicarla donde pueda dar sombra al tiempo que se use el equipo, esto ayudara a mejorar el consumo de energía. Esta unidad es la que se encarga de rechazar el calor hacia el exterior por lo que el aire que sale es caliente, es por eso que no se debe colocar en un lugar encerrado ya que al no haber ventilación el equipo se sobrecalentara y se apagara para evitar ser dañado.

 

También está la unidad exterior o la unidad condensadora, que es la parte del minisplit que se coloca en el exterior, esta unidad se encarga de enviar el calor hacia el exterior por lo que el aire que sale es caliente, por esto no puede estar en lugares cerrados.

Ilustración 3. Unidades Exteriores

 


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Ahorra energía esta temporada invernal

Ahorra energía esta temporada invernal

En esta época de frío seguramente aumentará el uso del aire acondicionado para calentar las casas o negocios. Este tipo de sistemas suelen consumir mucha energía para generar calor y provocan que se eleve mucho el recibo de luz cada bimestre.

No obstante existe un mecanismo que puede ayudarte a evitar pagar grandes cantidades de dinero durante el frío: ¡la bomba de calor!

Cuando la temperatura del ambiente es alta, el aire contiene mucho calor. Por otro lado, cuando es baja, la cantidad de calor disminuye, pero siempre está presente.

La bomba de calor aprovecha ese calor exterior y lo transfiere adentro de lugar donde se encuentra instalado. De esta forma no debe gastar tanta electricidad para generar esa energía.

¿Cómo funciona la bomba de calor?

  • Los refrigerantes transfieren el calor

El uso común de los refrigerantes en un aire acondicionado es para transferir el calor de adentro y mandarlo afuera. En el caso de la bomba de calor el refrigerante actúa para transferir el calor de afuera hacia adentro hasta calentar el aire de la habitación.

  • La habitación fría se llena de calor

Las leyes de la física nos dicen que el calor siempre se va a mover hacia un receptor frío. Tú puedes comprobar esto con un experimento sencillo desde tu casa: simplemente calienta una cuchara y ponla encima de una cuchara fría, verás que en poco tiempo el calor se va a transferir a la cuchara fría y se va a calentar también. La transferencia de calor se detiene cuando la temperatura de las dos cucharas sea la misma.

En el siguiente diagrama podemos observar claramente cómo se transfiere el calor de afuera hacia adentro:


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Dispositivo de control de flujo | 3ra Entrega

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En previas publicaciones hemos visto algunos de los conceptos esenciales para entender el amplio ámbito de la refrigeración. Con el fin de complementar la información que ya hemos aprendido, les traemos esta tercera parte de conceptos de refrigeración. Cabe recalcar que en esta sección nos centraremos definir los diferentes tipos de dispositivos de control de flujo.

¿Qué son los dispositivos de control de flujo? Son aquellos componentes del sistema de refrigeración encargados de regular el flujo del refrigerante líquido en los evaporadores. Son conocidos por dividir el sistema de refrigeración, al igual que el compresor, en la parte de alta presión y de baja presión.

Ilustración 1. Funcionamiento de dispositivo de control de flujo.

Diferentes tipos de dispositivos de control de flujo:

• Tubo capilar: este dispositivo de control es el más básico de todos, se encuentra formado por un pequeño tubo perforado a lo largo de su interior, pero esta perforación es muy pequeña. Dispositivos como este solo se encuentran en equipos que poseen gabinete y en sistemas inundados (un 75% del volumen del equipo es refrigerante). A este dispositivo no se le considera una válvula debido a que no cuenta con un mecanismo de ajuste y por tal motivo no es controlable de otra manera, excepto por la perforación de su interior. Por lo tanto, el tamaño del tuvo debe estar adecuado al sistema específico.

Ilustración 2. Tubo Capilar.

• Válvula termostática de expansión (VTE): este dispositivo es el más usado en los sistemas de refrigeración. Funciona con ayuda de la temperatura y la presión, y tiene una abertura que controla el flujo del refrigerante; mientras una aguja se encarga de controlar la velocidad del flujo mediante un bulbo que siempre contiene líquido. Para esto se mide y compara la temperatura del compresor con la del bulbo, y la aguja abrirá la válvula dependiendo de las necesidades del evaporador. A mayor temperatura del evaporador, mayor será la abertura de la válvula.

Ilustración 3. Válvula termoeléctrica de expansión.

 

Resultado de imagen para Válvula automática de expansión

Ilustración 4. Válvula automática de expansión.

• Válvula automática de expansión (VAE): se encarga de controlar el flujo del refrigerante de la línea del líquido manteniendo la presión constante en el evaporador. El sistema funciona de forma semejante al del VTE, pero en lugar de controlar la temperatura controla la presión del evaporador. Esta válvula no permitirá que el líquido vaya al compresor a menos que se reduzca la presión del mismo.

• Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE). Este dispositivo consta de dos partes, la válvula que controla el flujo y un sensor eléctrico que mide el calor por medio de termistores. El termistor se define como un conductor eléctrico que cambia su conductividad (capacidad para conducir electricidad) cuando existe un cambio en la temperatura. A mayor temperatura, los termistores conducen mayor electricidad. Cuando el evaporador tiene una temperatura elevada los termistores aumentan el voltaje provocando que el sensor interprete el incremento en el voltaje como un aumento en la temperatura, incitando a que la válvula se abra y permita un mayor flujo de refrigerante.

De esta manera, se podría decir que los dispositivos de control de flujo cargan con la responsabilidad de evitar que el líquido llegue al compresor, evitando así daños en el mismo.

Ilustración 5. Válvula termoeléctrica de expansión (VTEE).

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