Evaluación del potencial energético de una bomba de calor híbrida de alta temperatura.

Abstract

Las bombas de calor representan una alternativa eficiente para la generación de calor a alta temperatura, contribuyendo a la reducción del consumo energético y de las emisiones de gases de efecto invernadero. No obstante, los sistemas convencionales presentan limitaciones ante elevaciones térmicas elevadas, ya que los transformadores de calor no superan los 150 °C, lo que ha impulsado el desarrollo de configuraciones híbridas. Evaluar su desempeño bajo condiciones reales resulta especialmente relevante en climas cálidos. En este estudio se desarrolló un modelo termodinámico de una bomba de calor híbrida absorción–compresión de 10 kW en el software EES. El sistema integra un subciclo de absorción LiBr/H₂O y un ciclo de compresión de vapor con agua (R718), acoplados mediante un intercambiador de calor interno. El desempeño se evaluó mediante el coeficiente de rendimiento (COP) y un análisis de sensibilidad, considerando temperaturas ambientes entre 16 °C y 34 °C y temperaturas de suministro entre 150 °C y 180 °C, representativas de Bucaramanga. Los resultados muestran que el COP aumenta de 2.07 a 3.06 al incrementar la temperatura de la fuente térmica de 70 °C a 90 °C. En contraste, el COP disminuye al aumentar la temperatura ambiente y la temperatura de suministro, debido al incremento del trabajo del compresor y del salto térmico requerido. Adicionalmente, se determinó que el sistema evaluado podría presentar un consumo energético equivalente al 36.7% del consumo energético anual de una caldera de gas convencional, lo que podría representar un ahorro energético aproximado del 63.3%.