¿Alguna vez te has preguntado cuánto esfuerzo técnico requiere mantener tus alimentos frescos o congelar una simple cubeta de hielo? En el mundo de la ingeniería térmica, no todo es tan sencillo como «enchufar y listo».
Hoy vamos a analizar un ejercicio práctico que nos ayuda a entender la diferencia entre la teoría ideal (el famoso Ciclo de Carnot) y el rendimiento real de una máquina frigorífica. Este tipo de cálculos son la base para diseñar sistemas de refrigeración más sostenibles y eficientes.
El Escenario:
Imagina una máquina que extrae calor de un foco frío a 0ºC y lo expulsa a un ambiente de 20ºC. Aunque sobre el papel los ciclos ideales parecen perfectos, en la realidad nos enfrentamos a pérdidas de energía. En este caso, trabajaremos con una máquina que rinde exactamente a la mitad de su capacidad teórica.
¿Qué aprenderás con este ejercicio?
- A diferenciar entre el COP (Coeficiente de Desempeño) ideal y el real.
- A calcular la potencia eléctrica que realmente consume un compresor.
- A convertir unidades de energía calórica (calorías) a trabajo mecánico (julios).
- A estimar el tiempo físico que tarda el cambio de fase del agua a hielo.
El Problema a Resolver
A continuación, desglosamos la resolución técnica de un sistema que absorbe 90W del foco frío. Veremos cómo, partiendo de las leyes de la termodinámica, podemos determinar que se necesitan poco más de 30 minutos para congelar medio litro de agua bajo estas condiciones.
¿Te interesa la eficiencia energética? Sigue leyendo para ver el desarrollo matemático paso a paso y descubre por qué la temperatura exterior es el peor enemigo de tu factura de la luz.