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Si los aparatos de calefacción eléctricos consumen todos lo mismo, ¿Cómo puede ser que una bomba de calor (eléctrica) tenga mayor rendimiento del 100 %?

 

Interesante pregunta que un lector ha dejado en ”comentarios” de mi artículo sobre Calefacción eléctrica por radiadores… Este lector dice que tiene claro que todos los sistemas de calefacción eléctrica, a igualdad de potencia, tienen el mismo rendimiento, del 100 %. Eso no se cumple con la bomba de calor, pues consume menos energía para dar la misma cantidad de calor, por lo tanto, su rendimiento serla superior al 100 %, y eso no es posible. 

 
Vamos a aclarar esta aparente sinrazón no solo para el autor del comentario, sino para que otros como él, que puedan preguntarse lo mismo, encuentren la respuesta. Para ello comenzaré copiando el comentario completo. Dice así:
Hola Sr. Antonio Vazquez:

Gracias por toda su información. Quería expresarle una duda: Tengo claro que el rendimiento de los sistemas de calefacción es función de la potencia que consumen y como usted dice con un rendimiento del 100%. Es decir, está claro que 1000 watios de un radiador electrico de aceite calientan tanto como 1000 watios de calentador electrico de aire.

Mis dudas vienen cuando comenta que la bomba de calor del aire acondicionado consume menos watios o energia para generar la misma cantidad de calor. ¿donde está el secreto?

¿tiene la bomba de calor un rendimiento superior al 100% (eso es imposible)?
Gracias por todo.» 
Mantengo lo que siempre he dicho: un calefactor eléctrico (de RESISTENCIA) consume exactamente lo mismo que otro calefactor eléctrico (de RESISTENCIA) sean del sistema que sean: radiadores de aceite o secos, convectores naturales o forzados (con ventilador), estufas con resistencia al aire, calentadores de baño, y lógicamente, también los emisores térmicos, que consumen exactamente lo mismo que todos los demás aparatos.
Pero fijaros que siempre digo calefactores “de resistencia eléctrica”. 
El lector dice luego “…calentador eléctrico de aire.”. Entiendo que se trata de un convector con ventilador, o forzado, a lo que se refiere. En ese caso, también consumen lo mismo que cualquier otro y tiene la máxima eficiencia energética: el 100%, pues todo lo que consume lo convierte íntegramente en calor. 
Pero ese no es el caso de la bomba de calor. Si el lector del comentario hubiera leído más detenidamente sobre la bomba de calor, se habría dado cuenta que no es un calefactor “de resistencia”. El calor que facilita no procede de una resistencia eléctrica, sino que el aparato se compone de una parte exterior que toma el calor del aire ambiente y lo bombea al interior hasta el evaporador o unidad interior, donde se aporta el calor que se tomó del exterior.
Es lo mismo que sucede en un frigorífico casero, pero a la inversa: El compresor (bomba de calor) toma el calor del interior del frigorífico, enfriándolo (exterior en nuestro caso de la bomba de calor) y lo expulsa al exterior del frigorífico (la parte interior del aparato en la bomba de calor). Por eso notáis calor en la parte trasera del frigorífico, en aquella rejilla negra con tuberías delgadas, que está caliente del calor procedente del interior del frigorífico.
Por lo tanto no se trata de resistencia eléctrica la fuente de calor, sino que el calor “es gratis”, lo toma del exterior y el consumo eléctrico es el que necesita el compresor para “bombear” el calor del exterior al interior. Y el resultado es tan efectivo que actualmente el COP es de 4. Lo que significa que por cada KWh consumido por el aparato, entra al interior de la habitación un calor equivalente a 4 calefactores eléctricos ·de resistencia” de 1.000 vatios cada uno.
Como veis, amigos lectores, no son sistemas equivalentes como en el caso de las estufas eléctricas.
En el caso de la bomba de calor, podríamos decir que el rendimiento en calor sería el COP, que va variando continuamente pues cada vez se trabaja con nuevos materiales, rendimientos del compresor, del refrigerante, con el sistema inverter, etc, por lo que el COP se va superando y mejorando cada poco tiempo. En laboratorio ya se ha pasado del COP 7.  No tardaremos mucho en verlo en la distribución.
Espero haber aclarado las dudas sobre este tema además de haber insistido una vez más que todos los calefactores eléctricos (de resistencia) tienen la mayor eficiencia energética posible: el 100 %. Pero la bomba de calor es otro sistema diferente y calienta 4 veces más con el mismo consumo eléctrico que cualquier estufa eléctrica, a igualdad de energía consumida.

Por ACDCLE

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10 respuestas a «Si los aparatos de calefacción eléctricos consumen todos lo mismo, ¿Cómo puede ser que una bomba de calor (eléctrica) tenga mayor rendimiento del 100 %?»

Buenas tardes,
Lo primero darle la enhorabuena por su blog y animarle a que siga ayudando a la gente con sus conocimientos y su paciencia.
Siempre que leo algo sobre la bomba de calor, me quedo con una duda. Tal vez se necesiten conocimientos de física para entenderlo. Entiendo que la eficiencia energética de la bomba de calor es mucho mejor que la de los emisores eléctricos. Lo que no entiendo es cuando dice que «el calor es gratis, lo toma del exterior». Si el aire del exterior está a -3ºC por ejemplo y el del interior está a 20ºC, ¿qué calor va a extraer del aire de la calle, si ese aire está a mucha menos temperatura que la del interior?
Muchas gracias por su tiempo.

Carlos

Al principio todos nos hemos hecho esa pregunta, pero tiene fácil respuesta, es una cuestión de terminología. A veces confundimos calor con temperatura, y en términos físicos son cosas muy distintas. Tenemos la costumbre de considerar que lo que baje de 0ºC es frío, y lo que esté por encima «empieza a ser calor», especialmente acostumbrados al clima que tenemos en el mediterráneo (para alguien de Siberia -10ºC debe ser una muy buena temperatura).

Bien, bromas aparte, y simplificando (aunque un físico me quemaría en la hoguera por lo que voy a decir) el calor es una magnitud física que mide la cantidad de energía que un cuerpo puede intercambiar con el medio. Todo cuerpo por encima de -273,23ºC (cero absoluto, 0 Kelvin) posee energía en forma de calor. Nuestra escala de temperatura nos despista al hacer razonamientos como el que indicas en tu pregunta, pero piensa que por encima de 0K los átomos comienzan a vibrar, y a -3ºC (270K) los átomos de cualquier objeto ya llevan un buen tembleque.

Es decir, pese a que el aire de la calle en invierno está mucho más frío que el aire del interior de casa, continua teniendo una cantidad apreciable de energía en forma de calor. Lo que hace el aire acondicionado para robar esa energía es lo siguiente (de forma muy simplificada):

1-Mueve el gas que tiene en sus conductos hacia el lado exterior de nuestra vivienda. Allí expande el gas, y como al expandirse el gas se enfría, acabamos teniendo un gas dentro de unos conductos a -30ºC, por ejemplo. -30ºC es una temperatura muy inferior a la temperatura de la calle (-3ºC).

2-Al estar más frío que el exterior, puede robar energía calorífica del aire. Al robar calor del exterior el gas se calienta, pongamos que de -30ºC a -20C.

3-El gas circula hacia el interior de la vivienda, y allí se comprime. Al comprimirse, el gas se calienta, pero como ahora tiene más energía ya que se la ha robado al aire del exterior, la temperatura que alcanzará será mayor que la que tenía antes de comenzar el ciclo en el punto 1. Digamos que alcanza 50ºC.

4-El gas, que ahora se encuentra en el lado interior de nuestra vivienda, está más caliente que el aire de la habitación (50ºC frente a 20ºC). Por lo tanto, ahora el gas cede su energía calorífica al aire, calentándolo a 25ºC (por decir algo) y enfriándose él. Y el ciclo vuelve a comenzar haciendo circular el gas hacia el exterior, volviéndolo a expandir, etc.

En fin, que simplemente basando la explicación en las diferencias de temperatura entre fluidos se puede entender a grandes rasgos el funcionamiento de la bomba de calor. Bien pensado, la parte inicial de la explicación no hacía falta, pero es necesario saber que todo lo que esté por encima del cero absoluto posee calor, por lo tanto energía, por muy frío que nos parezca que está. Y que esa energía, como ha dicho Antonio en el artículo, nos sale gratis. Como cuando un amigo nos regala un colchón y un somier casi casi nuevecito. Nos sale gratis, pero tenemos que pagar el trasporte. En las bombas de calor modernas el gasto que supone trasportar el calor es muy pequeño en comparación con lo que obtenemos, así que el negocio es redondo.

Un saludo

Hola Sergio,
El tema de la expansión y compresión del gas era lo que no conocía. Has sido muy clarificador 🙂
Muchas gracias!!

Carlos

Buenas,
en la última frase dice: «Pero la nimba de calor es otro sistema diferente y calienta 4 veces más con el mismo consumo eléctrico que cualquier estufa eléctrica, a igualdad de energía consumida.» pero… ¿qué es es una «nimba» de calor? ¿se trata de un error o es cachondeo puro?
Gracias.

Se trata, evidentemente, de un error. Yo no bromeo con cosas serias. Lo que ha sucedido es que los artículos los preparado en Word y luego voy corrigiendo los errores de escritura ayudado por la corrección automática, que a veces propone nombres y por la rapidez, los acto sin analizar pensando que en la última corrección del texto, una vez trasladado al artículo definitivo, corregiré los deslices. Y en este caso, han fallado todos los filtros.

Quiero darte las gracias por tu comentario que me ha permitido corregir el error (si vuelves a entrar verá que ya está corregido). Otro lector, un verdadero Troll, en lugar de informar del error, como tú has hecho, lo aprovechó para ridiculizar. Al no saber de qué iba, sus comentarios los pasé directamente a SPAM (basura), por lo que quedan eliminados totalmente. Porque en realidad eso eran: basura.

Aclarado el asunto, recibe mi más cordial saludo.

Antonio Vazquez