Bomba de Calor

Entre las alternativas más populares para aclimatar una habitación e incluso edificios completos se encuentran las bombas de calor. Sin embargo, las aplicaciones de este artefacto van más allá de lo que podrías sugerir el nombre del artefacto. Así que en este post se explica cómo funciona una bomba de calor de manera que evalúes este dispositivo a la hora de elegir el método adecuado de calefacción para un domicilio, recinto empresarial o industrial.

Aparte de generar calor, permite llevar a un espacio a la temperatura ideal a modo de que las personas puedan disfrutar de una temperatura agradable y se resguarden de las estaciones con climas más extremos. Incluso se considera que tiene un bajo impacto ambiental, con relación a otros métodos comunes para calentar un ambiente determinado. Esta representa una ventaja adicional de su uso.

¿Qué es una bomba de calor?

Si bien al momento de pensar en aclimatar un espacio las opciones más obvias pueden ser los equipos de aire acondicionado y las calefacciones, hay una tercera alternativa muy eficaz: la bomba de calor. Se trata de un artefacto de climatización para ambientes cerrados. Ya que es capaz de transferir tanto calor como frío, resulta útil en invierno al igual que durante el verano, pese a lo que su nombre podría sugerir de primera mano a los usuarios.

Cuando hace frío, transfiere el calor del exterior (presente en el aire o la tierra) hacia el interior de la vivienda o recinto de otro tipo. Así aporta una temperatura agradable y más equilibrada. Durante una temporada de calor, puede realizar la función opuesta. De tal manera que se obtiene una ventaja adicional, ya que se consiguen dos funciones con la bomba de calor. Esto resulta más económico ya que no se necesitaría un aire acondicionado y una calefacción sino un solo equipo.

¿Cómo funciona una bomba de calor?

Una bomba de calor funciona utilizando el principio denominado aerotermia, el cual le permite no solamente transferir calor, sino también refrigerar los espacios y producir agua caliente. Gracias a este método, permite utilizar un equipo para cumplir tres propósitos y a su vez se traduce en un ahorro para los usuarios. Por esta razón resulta interesante saber cómo funciona una bomba de agua con esta tecnología.

Para realizar el intercambio de calor entre un ambiente interior y el exterior utiliza un líquido que, según se desee, absorbe o libera calor latente al cambiar de fase. Los cambios del fluído de estado líquido a gaseoso y viceversa son posibles gracias a que la bomba de calor cuenta cuatro componentes esenciales: un compresor, un condensador, un evaporador y una válvula expansora.

La bomba de calor toma aire del ambiente y lo transfiere a tuberías que tiene un fluido anticongelante que, al tener menor temperatura que la externa, recoge su calor. En un segundo ciclo, se aumenta la temperatura ocasionando que el refrigerante hierva y se evapore. Luego el compresor condensa ese vapor y aumenta su calor. En el tercer ciclo se aprovecha el calor para aclimatar una habitación o calentar el agua de la ducha.

Después el refrigerante llega a la válvula expansora, que se encarga de enfriarlo para que el ciclo se complete y pueda volver a empezar. Además, desde ese punto es posible revertir el proceso, de esa manera es cómo funciona la bomba de calor en sentido opuesto.

¿Cómo funciona una bomba de calor para refrigerar la habitación de una vivienda?

Una bomba de calor es capaz de funcionar también como aire acondicionado al hacer que un refrigerante atraviese cuatro fases. En la primera, el compresor comprime el gas y, luego de aumentar su temperatura, lo envía al condensador. Durante la segunda etapa, el condensador enfría el gas, con lo cual se transforma en líquido, así se libera el calor al exterior y el fluido se envía a la fase siguiente.

Posteriormente, como parte de la tercera fase, la válvula de compresión baja la temperatura del anticongelante al reducir su presión de manera abrupta. Después el fluido se encuentra frío y en estado gaseoso. En la cuarta y última fase, el evaporador toma energía del interior de la vivienda para calentar el gas y conseguir que la habitación del domicilio se enfríe.

Las 4 principales partes de una bomba de calor básica

Aparte de las tuberías esenciales, que conectan entre sí todos sus elementos, se pueden señalar cuatro partes principales de una bomba de calor, las cuales hacen posible su funcionamiento. Estas son las que se describen a continuación y son fundamentales para que se cumpla el principio científico de la aerotermia:

• Compresor: Esta parte de una bomba de calor es la encargada de tomar el gas a baja presión que proviene del evaporador. Después de haber aumentado su temperatura, mediante un aporte de energía eléctrica, transmitirá el material a la válvula de expansión.
• Evaporador: Es donde ingresa el fluido refrigerante que se encuentra a baja temperatura y en estado líquido y luego saldrá de esta recámara en estado gaseoso, es decir, como vapor de agua.
• Válvula de expansión: Se ubica a medio camino en el sistema de la bomba de calor, conectada por tuberías tanto al evaporador como al condensador. Reduce la presión del líquido refrigerante de manera abrupta, con lo cual puede pasar, por ejemplo, desde 38 grados centígrados a 1,5 grados C.
• Condensador: Por regla general, está ubicado en la parte externa de la vivienda o establecimiento comercial. Su función es enfriar el gas, con lo cual vuelve a su estado líquido, y así se consigue expulsar el calor hacia el exterior del sistema.

¿Por qué la bomba de calor tiene un menor impacto ambiental que otros equipos de calefacción?

La tecnología que utilizan las bombas de calor para regular la temperatura de un ambiente se basa en aprovechar la energía que se encuentra disponible en el aire, el agua o el suelo. En consecuencia, hace un consumo energético reducido vinculado a la operación de su compresor.  Este artefacto fue considerado por la Agencia Internacional de la Energía (AIE) como la Mejor Tecnología Disponible (MTD) para la calefacción de espacios.

Así lo reportó la AIE en su informe sobre Eficiencia Energética  del año 2016. Por otra parte, estos equipos emplean energía proveniente de fuentes renovables y no solamente proporciona calor, sino también refrigeración y agua caliente. En ese sentido, la bomba de calor fue elegida en 2011 por Greenpeace como el mejor sistema de calefacción por su eficiencia energética. Los detalles se indican en su informe completo de septiembre de 2011.  Esto da cuenta de su bajo impacto que tiene para el medio ambiente.

Los diferentes tipos de este dispositivo de climatización

Aquellos personas que se encuentren interesadas en adquirir una bomba de calor podrán encontrar en el mercado una amplia variedad de equipos, aparte del que se base en la aerotermia. Todos ellos se clasifican de acuerdo con el origen y el destino que tiene el calor que se aprovecha y circula dentro del sistema.

• Bomba de calor aire-aire: La bomba de calor toma calor presente en el aire de un ambiente externo y lo transmite al espacio interno que el usuario desea calentar.
• Bomba de calor agua-aire: Esta tecnología consiste en tomar el calor del agua (bien podría ser una capa friática, un río o incluso tierra) a través de un circuito de agua para transferir ese calor al aire de la habitación que se quiere calentar.
• Bomba de calor aire-agua: Se basa en percibir el calor existente en el aire y hacer que entre en un circuito de agua, el cual proveerá agua caliente al establecimiento comercial o domiciliario
• Bomba de calor agua-agua: Por lo general, este tipo de sistemas se encuentra adaptado para el uso de bombas geotérmicas. Saca el calor del agua mediante un circuito de agua y lo transmite a otro circuito el mismo líquido.

Algunos de estos tipos de bomba de calor pueden requerir la instalación adicional de un suelo radiante, el cual es compatible con edificios y viviendas, pero también con complejos deportivos y espacios situados al aire libre.

¿Cuánta energía consume una bomba de calor en promedio?

El consumo energético de una bomba de calor, como se ha expresado anteriormente, constituye una de sus grandes ventajas con respecto a otros métodos de climatización. No obstante, en un sentido más aplicado y práctico es natural preguntarse cuánta energía consume una bomba de calor exactamente o cuánto es su consumo en promedio. La respuesta varía en función del tamaño del equipo.

De acuerdo con algunas estimaciones, el consumo de estos sistemas oscila entre los 2 kilovatios por hora (kW), en el caso de artefactos pequeños. Por otra parte, se requieren unos 70-100 kW para alimentar de energía a una bomba de calor que sirva para un edificio entero. Asimismo, es posible realizar el cálculo del consumo mediante fórmulas como las que se explican en un post de un portal web especializado en temas de ahorro de energía, climatización, aire acondicionado, calefacción, refrigeración, agua y baño, ventilación  y energías renovables.

¿Dónde se puede obtener más información sobre sistemas de climatización?

En España y Europa, se realizan diferentes eventos masivos importantes que abarcan una amplia variedad de temas vinculados a sistemas de climatización. Allí se congregan especialistas y fabricantes de este sector, por lo cual constituye una excelente alternativa para obtener información de esta materia. Algunos de los congresos son los siguientes:

• Congreso Internacional de Calidad de Aire Interior
• Encuentro Anual de ATECYR
• Feria de Refrigeración y Climatización Madrid
• Reuniones del Comité de Asociaciones de la European Heat Pump Association (EHPA)
• Congreso sobre Tecnologías de Refrigeración Tecnofrío

Otro aspecto importante sobre el cual conviene informarse es el relativo a las leyes actuales que rigen las instalaciones de climatización, que siempre se deben tener presentes. En este sentido, es posible conseguir información actualizada en línea. La Asociación de Fabricantes de Equipos de Climatización ha dispuesto en su portal web un apartado sobre la legislación española vigente y otro sobre las directivas europeas que se aplican.