Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
CARIÑO, ¿ESTÁS
ACONDICIONANDO
EL AIRE DEL
EXTERIOR?
NO, ¡ESTOY
CALENTANDO
LA CASA!
FIGURA 6-23
Cuando se instala hacia atrás, un acondicionador
de aire funciona como bomba
de calor.
© Reimpreso con autorización especial del King
Features Syndicate.
La mayor parte de las bombas de calor utilizan el aire frío exterior como
fuente de calor en invierno, y se conocen como bombas de calor de fuente de
aire. El COP de esta clase de bombas de calor es de alrededor de 3.0 en las
condiciones especificadas por el diseño. Las bombas de calor de fuente de aire
no son apropiadas para climas fríos porque su eficacia disminuye en forma
considerable cuando las temperaturas están por debajo del punto de congelación.
En esos casos se pueden emplear las bombas de calor geotérmicas (conocidas
también como de fuente de tierra) que usan el suelo como fuente de
calor. Estas bombas requieren tuberías enterradas a una profundidad de entre
1 y 2 m, y su instalación es más cara, pero también son más eficientes (hasta
45 por ciento más que las bombas de calor de fuente de aire). El COP de las
bombas de calor de fuente de tierra puede ser tan alto como 6 en el modo de
enfriamiento.
Los acondicionadores de aire son básicamente refrigeradores cuyo espacio
refrigerado es una habitación o un edificio en lugar de un compartimiento
de alimentos. Una unidad de acondicionador de aire tipo ventana enfría una
habitación al absorber calor del aire de la habitación y descargarlo hacia el
exterior. Esta misma unidad puede usarse como bomba de calor en invierno
instalándola hacia atrás, como se ilustra en la figura 6-23. De este modo, la
unidad absorbe calor desde el exterior frío y lo entrega a la habitación. Los
sistemas de aire acondicionado equipados con controles adecuados y una válvula
de inversión operan como acondicionadores de aire en verano y como bombas
de calor en invierno.
Desempeño de refrigeradores, acondicionadores
de aire y bombas de calor
El desempeño de acondicionadores de aire y bombas de calor se expresa con
frecuencia en términos del índice de eficiencia de la energía (EER, por sus
siglas en inglés) o el índice estacional de eficiencia energética (SEER, por
sus siglas en inglés), determinada por las siguientes normas de prueba. La
SEER es la relación de la cantidad total del calor disipado por un acondicionador
de aire o por una bomba térmica durante una estación normal de enfriamiento
(en Btu) con respecto a la cantidad total de electricidad consumida
(en watt-horas, Wh), y es una medida del desempeño estacional del equipo de
enfriamiento. La EER, por otro lado, es una medida de la eficiencia energética
instantánea, y se define como la relación de la tasa de remoción de calor del
espacio enfriado por el equipo de enfriamiento con respecto a la tasa de consumo
de electricidad en operación uniforme. Por lo tanto, tanto la EER como
la SEER tienen la unidad Btu/Wh. Si se considera que 1 kWh 3 412 Btu y
por ende que 1 Wh 3.412 Btu, una unidad que elimina 1 kWh de calor del
espacio frío por cada kWh de electricidad que consume (COP 1), tendrá un
EER de 3.412. Por lo tanto, la relación entre EER (o SEER) y COP es
EER 3.1412 COP R
Para promover el uso eficiente de energía, los gobiernos de todo el mundo
han decretado normas mínimas para el desempeño de equipo que consume
energía. La mayoría de los acondicionadores de aire o bombas de calor en
el mercado tienen valores SEER de 13 a 21, lo cual corresponde a valores
COP de 3.8 a 6.2. El mejor desempeño se logra usando unidades provistas
de unidades motrices de velocidad variable (que también se conocen como
“inversores”). Mediante un microprocesador, los compresores y ventiladores
de velocidad variable permiten que la unidad opere a su máxima eficiencia
para distintas necesidades de calentamiento y enfriamiento en determinadas