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Fig. 5
Representación del proceso cíclico ideali-
zado de la bomba e calor en el diagrama de
Mollier (ver parágrafo 8.2)
El proceso cíclico de la bomba de calor se idea-
liza dividido en los cuatro pasos: Compresión
(1→2), Licuefacción (2→3), expansión estrangu-
lada (3→4) y evaporación (4→1):
Compresión:
El fluido de trabajo en estado de gaseoso es aspi-
rado por el compresor y comprimido de una presión
p
a una p
, sin cambio de entropía (s
1
2
recalienta en el proceso. La temperatura aumenta
de T
a T
. El trabajo mecánico de compresión por
1
2
unidad de masa es Δw = h
Licuefacción:
En el licuefactor o compresor el fluido de trabajo
se enfría fuertemente y se condensa. El calor li-
berado (calor de recalentamiento y calor de con-
densación) calienta el colector circundante a la
. Este es de Δq
temperatura T
2
dad de masa.
Expansión estrangulada:
El fluido de trabajo condensado llega la válvula de
expansión, donde es expandido en forma estran-
gulada (es decir, sin realizar trabajo mecánico) a
una presión menor. En este proceso también se
reduce la temperatura, porque se debe realizar
trabajo en contra de las fuerzas de atracción mo-
leculares en el fluido de trabajo (efecto Joule-
Thompson) La entalpía permanece constante (h
= h
).
3
Evaporación:
En el evaporador el fluido de trabajo se evapora to-
talmente absorbiendo calor. Esto conduce a un en-
friamiento del recipiente o depósito circundante a la
temperatura T
. El calor absorbido por unidad de
1
masa es de Δq
– h
= h
1
1
El fluido de trabajo es aspirado por el compresor
para realizar una nueva compresión.
= s
) y se
1
2
– h
.
2
1
– h
= h
por uni-
2
2
3
.
4
Observación:
El refrigerante expandido se evapora y retira el
calor del depósito izquierdo.
En condiciones ideales, el sistema de tuberías
transporta el refrigerante gaseoso puro desde el
evaporador a través de la mirilla hasta el compre-
sor.
A medida que la temperatura del agua dismi-
nuye, la absorción de calor a través del serpentín
del evaporador disminuye y, como resultado, las
gotas de refrigerante pueden hacerse visibles en
el visor izquierdo.
Esto prácticamente no influye en el funciona-
miento de la bomba de calor, pero debe reducirse
al mínimo mediante la circulación constante del
agua.
Para la determinación del coeficiente de rendi-
miento, debe utilizarse una ventana de tempera-
tura limitada:
Temperatura de inicio aprox. 20°C a 25°C, tem-
peratura de terminación en el depósito izquierdo
aprox. 10° a 12°C.
8. Ejemplos experimentales
8.1 Rendimiento del compresor
El rendimiento η
relación de la cantidad de calor ΔQ
entrega al recipiente o depósito de agua caliente
por intervallo de tiempo Δt, con respecto a la po-
tencia P de accionamiento del compresor. Éste
disminuye al aumentar la diferencia de tempera-
tura entre el condensador o licuefactor y el eva-
porador.
Q
c
2
η
co
P
t
c = Capacidad calorífica específica del agua y
m = Masa del agua.
Para la determinación del rendimiento:
Se conecta la bomba de calor a la red eléc-
trica.
4
Llene el recipiente de agua con 2 l de agua
cada uno e introdúzcalo en la placa de reten-
ción (véase el punto 6.1). Para la siguiente
medición, adicionalmente mantenga listos al
menos 4 l de agua a 20°C.
Encienda el compresor y déjelo funcionar du-
rante unos 10 minutos para que alcance su
temperatura de funcionamiento (el compre-
sor no debe calentarse durante la medición)
5
del compresor se obtiene de la
co
, que se le
2
m
T
2
P
t
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