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Bomba de calor por absorción: Cómo funciona

La bomba de calor por absorción transfiere calor desde una fuente fría a través de un fluido secundario. Descubre cómo funciona y qué diferencias tiene respecto a la tradicional

La bomba de calor es un sistema térmico que permite calentar y enfriar los ambientes de cualquier estructura mediante la transferencia de energía de un ambiente a baja temperatura a un sistema a temperatura más alta. Además, produce agua caliente sanitaria necesaria para el consumo diario.

En comparación con muchos otros sistemas tecnológicos, contribuye a reducir el consumo de energía y a la sostenibilidad ambiental, con consiguiente ahorro económico en la factura, gracias a los numerosos incentivos estatales y facilidades.

Según el tipo de funcionamiento y el tipo de alimentación, en el mercado existen diferentes tipos de bombas de calor:

  • bombas de calor de compresión eléctrica;
  • bombas de calor de compresión endotérmica;
  • bombas de calor por absorción;

En este artículo veremos en detalle el funcionamiento de las bombas de calor por absorción, para comprender sus características técnicas y en qué se diferencia de las demás.

¿Cómo funciona una bomba de calor por absorción?

Las bombas de calor por absorción son dispositivos que aprovechan el principio termodinámico de la absorción para transferir calor desde una fuente a baja temperatura a una fuente a temperatura más alta. A diferencia de las bombas de calor tradicionales, que utilizan compresores mecánicos, las bombas de calor por absorción se basan en reacciones químicas o físicas para lograr su efecto de calefacción o refrigeración.

El funcionamiento de una bomba de calor por absorción AHP (Absorption Heat Pump), que puede ser alimentada por cualquier fuente térmica, se basa en dos sustancias, un refrigerante y un absorbente.

Estas dos sustancias, combinadas, crean un ciclo cuyo trabajo mecánico es aproximadamente del 1% de la energía térmica introducida en el generador.

Analizamos en detalle todas las fases del ciclo de una bomba de calor por absorción:

Fase 1:

todo comienza con un generador, la fuente energética primaria que aumenta la temperatura de la solución refrigerante-absorbente. Con el aumento de la temperatura de la solución, los dos componentes se separan y el refrigerante se evapora a lo largo de la columna de destilación.

Fase 2:

El vapor del fluido refrigerante pasa por el rectificador. Aquí se separa de cualquier residuo de agua y entra en el intercambiador de calor que suele ser de tubos.

Fase 3:

En este intercambiador de tubos se produce la condensación del fluido refrigerante. Por lo tanto, se realiza la transferencia de calor al agua del sistema (fluido secundario). Es en esta fase donde se produce el primer efecto útil de la máquina, con el calentamiento de un caudal de agua.

Fase 4:

A continuación, el refrigerante, saliendo de la sección de condensación, pasa por una serie de laminaciones y un intercambiador de calor tubo a tubo. Aquí se disminuye progresivamente la presión y la temperatura, para llegar a las condiciones ideales que permitirán al fluido absorber calor del aire exterior.

Fase 5:

El refrigerante, en contacto con el aire exterior, lo enfría, absorbiendo calor, y luego se evapora.

Fase 6:

Posteriormente, el refrigerante se sobrecalienta primero en el intercambiador y luego en el preabsorbedor, donde reacciona con el agua, dando lugar a la absorción propiamente dicha.

Fase 7:

La absorción es una reacción exotérmica (se libera energía). Por lo tanto, si parte de esa energía se utiliza para calentar la solución agua-refrigerante, el resto se cede al intercambiador de calor de tubos.

Fase 8:

Luego, el intercambiador actúa como absorbedor y permite transferir al fluido portador de calor del sistema térmico una cantidad considerable de energía térmica, que constituye el segundo efecto útil de la máquina.

Fase 9:

la solución agua-refrigerante, salida del intercambiador, se envía de nuevo al generador por la bomba de la solución, pasando nuevamente por el preabsorbedor y el rectificador, donde se produce una fase de precalentamiento mediante la recuperación del calor del ciclo mismo. En el generador comienza de nuevo el ciclo frigorífico descrito anteriormente.

Esquema de bomba de calor por absorción

Esquema de bomba de calor por absorción

Diferencia entre una bomba de calor por absorción y una de compresión

La principal diferencia entre una bomba de calor por absorción y una de compresión (eléctrica o a gas) radica en las fases de trabajo. Una bomba de calor por absorción está libre de la fase de compresión, que se reemplaza totalmente por dos fases distintas: la generación y la absorción.

Como hemos visto anteriormente, la primera fase se lleva a cabo gracias a un quemador, utilizado como fuente energética primaria, mientras que la segunda se realiza a través de un líquido específico, generalmente agua, llamado absorbente.

Además, la eficiencia de una bomba de calor por absorción, medida en GUE (Gas Utilization Efficiency), es mayor que la de una bomba de calor tradicional, veamos juntos las dos principales razones:

  1. el GUE, que surge de la relación entre la energía cedida al ambiente y la energía suministrada al quemador, es mucho más bajo que el COP de las bombas de calor tradicionales. Un GUE generalmente se sitúa alrededor de 1,5, en comparación con un COP que tiene un valor de alrededor de 4;
  2. cuando la temperatura exterior es muy fría, una bomba de calor tradicional no funciona bien porque se necesita un trabajo mayor para transferir calor del exterior al interior y, además, la humedad del aire frío tenderá a congelar las aletas de la unidad exterior. Esto no ocurre en una bomba de calor por absorción: el ciclo termodinámico en el que trabaja no crea límites de funcionalidad para la máquina incluso a bajas temperaturas exteriores.

En general, la alta eficiencia de una bomba de calor por absorción se traduce en un precio más alto en el momento de la compra. Sin embargo, hay que decir que hay un retorno de la inversión, gracias al ahorro energético, en un plazo de 4/5 años.

Tipos de bombas de calor por absorción

En el mercado de los sistemas de climatización, comúnmente se pueden encontrar dos tipos de bombas de calor por absorción. La que funciona con llama directa o la de alimentación indirecta.

  • Bomba de calor de llama directa. Se alimenta con la llama generada por un combustible como gas natural, GLP, biomasa, etc. Además, se utiliza principalmente en aquellos entornos donde se requiere continuidad de servicio incluso en caso de falta de alimentación eléctrica.
  • Bomba de calor de alimentación indirecta. Tiene como fuente térmica un fluido portador de calor (agua caliente o sobrecalentada, vapores, productos de combustión de motores endotérmicos). Este se reutiliza constantemente en el ciclo de la máquina.

También hay que recordar que son muchas las Directivas Europeas que promueven el uso de sistemas de climatización y producción de ACS eficientes desde el punto de vista energético, con verificaciones originadas por el desarrollo de diseños ecológicos.

Las bombas de calor por absorción representan una solución prometedora para la calefacción y refrigeración de edificios. Esta ofrece ventajas significativas en términos de eficiencia energética, reducción de emisiones y flexibilidad en el uso de fuentes de energía renovable.

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