Calefacción y refrigeración

Calefacción y refrigeración con bombas de calor, ¿Como se dá el fenómeno?

Sistemas de calefacción.

Durante casi 200 años, en los países industrializados donde predominan los climas fríos la gente ha calentado sus casas y lugares de trabajo con una clase de combustibles
que se llaman hidrocarburos. Los hidrocarburos más comunes son el carbón, el petróleo y el gas natural. Debido a la
escasez de estos hidrocarburos, se han estado haciendo investigaciones para desarrollar nuevas fuentes de energía.
La combustión convierte los combustibles en energía calórica. El proceso de combustión requiere una temperatura determinada y un adecuado abastecimiento de oxígeno. La combustión consume una gran cantidad de aire, ya que el aire contiene sólo 21% de oxígeno.

Para suministrar una determinada cantidad de oxígeno, se necesita un volumen de aire casi cinco veces más grande que el volumen de oxígeno.

Para convertir en calor la mayor cantidad posible de combustible, es necesario que la combustión sea completa.

El proceso requiere que se regule cuidadosamente la velocidad a la que se alimentan (introducen)
a la cámara de combustión tanto el combustible como el aire. Siempre se alimenta aire en exceso, para evitar una combustión incompleta; pero «demasiado exceso» de aire también puede reducir la eficiencia con la que el combustible se convierte en energía.
Durante la combustión de los combustibles se utilizan quemadores, los cuales introducen
las cantidades de combustible correctas para que la combustión sea siempre buena.
Para la calefacción de espacios, existen dos métodos que se conocen como sistemas

de radiación directa y sistemas de aire caliente. Ambos nombres indican el método para la transferencia del calor. Por ejemplo,
en el sistema de radiación directa, el calor lo proporcionan agua caliente o vapor a baja presión que circula por las unidades; o el calentamiento de los elementos con calentadoresde resistencia eléctrica. El sistema de aire caliente produce calor mediante otro método, que consiste en
distribuir el aire caliente a través de una red de duelos. Para calentar el aire en este tipo de sistemas, se utilizan serpentines, hornos de encendido directo y calentadores eléctricos, de franjas.

Sistemas de refrigeración

La refrigeración (enfriamiento) no es un proceso que consista en agregarle frío a un área caliente. En realidad, es el proceso de extraer calor de un área con el fin de reducir la temperatura de esa área. Como el calor es energía, la extracción de calor equivale a extraer energía de las moléculas. En el caso del proceso de acondicionamiento de aire, la dificultad consiste en cómo extraer calor del aire. Para hacerlo, el aire tiene que entrar en contacto con un material cuya
temperatura sea más baja que la del aire.
Este material de baja temperatura puede ser un rocío de agua helada o una superficie metálica fría. Con cualquiera de los dos es necesario utilizar un refrigerante que se evapore. Este refrigerante fluye a través de los tubos de un congelador de agua o en el serpentín de un mecanismo de expansión directa.

El calor fluye por conducción a través del metal y penetra en el refrigerante líquido.
Los refrigerantes son líquidos que hierven a temperaturas muy bajas (en contraste con el agua, que no hierve sino cuando tiene una temperatura de 100 °C). El calor conducido hace que el refrigerante líquido hierva y cambie de estado. El refrigerante se transforma
de un líquido en un vapor. En este cambio, se consume el calor que se desea
eliminar. Luego, el refrigerante, en estado de vapor, debe ser transformado nuevamente en un líquido. De esta manera, se puede seguir usando el mismo líquido para extraer calor mediante el proceso de la conducción. Por lo tanto, hay que suministrarle energía al refrigerante vaporizado. Bajo presión atmosférica y a temperatura normal, casi todos los refrigerantes son vapores (gases). Es
fácil transformarlos en su forma líquida al aumentar la presión. No todos los refrigerantes pueden completar el ciclo de vapor a líquido y vuelta a vapor con la misma velocidad.

Entre los refrigerantes que se utilizan en los diferentes tipos de sistemas de aire acondicionado se cuentan el amoniaco, el Freón II, el Freón 12, el Freón 22 y el Freón 500.