How does an air conditioner actually work? - Anna Rothschild

Traductor: Carlos Damea Damea Revisor: Sebastian Betti

Typically, with any piece of technology, you get out what you put in.

Por lo general, con cualquier tecnología, obtienes lo que pones.

Pump one unit of energy into an electric toaster

Introduce una unidad de energía en una tostadora eléctrica

and you get about one out in the form of heat.

y obtienes aproximadamente una en forma de calor.

That’s just the first law of thermodynamics:

Esa es solo la primera ley de la termodinámica:

energy has to be conserved.

la energía debe conservarse.

But there's a piece of technology called a heat pump,

Sin embargo, existe una tecnología llamada bomba de calor,

where for every bit of energy you put in, you get 3 to 5 times as much heat out.

en la que por cada unidad de energía, obtienes de 3 a 5 veces más calor.

What wizardry is this?

¿Qué brujería es esta?

Heat pumps have been hailed as a climate-friendly heating solution

Las bombas de calor pretenden ser una solución respetuosa con el clima,

to traditional heaters,

más que otros calentadores,

most of which operate by burning fossil fuels.

cuya mayoría funcionan quemando combustibles fósiles.

So much so that in 2021,

Tanto es así que, en 2021,

heating buildings was responsible for about 10%

la calefacción del hogar fue responsable de un 10%

of global energy-related CO2 emissions.

de las emisiones de CO2 relacionadas con la energía.

Heat pumps reduce emissions in two ways—

Las bombas reducen emisiones de dos maneras:

first, they run on electricity,

primero, operan con electricidad,

meaning less fossil fuel use as grids make the switch to renewable energy.

lo que supone un menor uso de combustibles como transición a la energía renovable.

And second, they're more efficient than their counterparts,

Y, segundo, son más eficientes que sus contrapartes,

using less energy to produce the same amount of heat.

ya que usan menos energía para generar el mismo calor.

Where a typical oil or gas boiler is, at best, about 90% efficient,

Mientras que una caldera típica tiene una eficiencia de alrededor del 90 %,

some heat pumps can achieve 500% efficiency.

algunas bombas de calor pueden alcanzar una eficiencia del 500 %.

Heat pumps rely on the same technology as air conditioners.

Las bombas usan la misma tecnología que el aire acondicionado.

And in fact, they often double as air conditioners,

A menudo funcionan también como aires acondicionados,

heating your home in the winter and cooling it in the summer.

ya que calientan la casa en invierno y la enfrían en verano.

How? Air conditioners take heat from your home and move it outside.

¿Cómo? Los aires acondicionados toman el calor interior y lo envían al exterior.

To do so, they harness the second law of thermodynamics.

Para ello, utilizan la segunda ley de la termodinámica.

That’s the one that says that heat will always move from a hotter object

Esa es la que dice que el calor siempre pasará de un objeto

to a colder one.

caliente a uno frío.

When you turn on your A/C,

Cuando enciendes el aire,

a fan blows the hot air from your home over coils

un ventilador expulsa el aire caliente a través de bobinas

containing a substance called a refrigerant.

que contienen una sustancia llamada refrigerante.

A refrigerant’s molecules turn to gas at relatively low temperatures,

Las moléculas de un refrigerante se vuelven gas al bajar a cierta temperatura,

so as it collects thermal energy from the hot air in your home, it boils.

por lo que, mientras capta energía térmica del aire caliente de la casa, hierve.

Then, it passes into a compressor,

Luego, pasa a un compresor,

which pushes the gas molecules closer together,

que acerca las moléculas de gas

heating them up even more.

y las calienta aún más.

Now that gas is hot— way hotter than the outside air.

Ahora ese gas está mucho más caliente que el aire exterior.

So when a fan blows over the refrigerant,

Cuando soplamos sobre el refrigerante,

thermal energy transfers to the comparatively cold air outside.

la energía térmica se transfiere al aire relativamente frío del exterior.

As the refrigerant releases heat, it starts to liquefy.

A medida que el refrigerante libera calor, comienza a licuarse.

It goes through an expansion valve, which decreases the pressure,

Pasa por una válvula de expansión, lo que reduce la presión

causing it to get even colder.

y hace que se enfríe aún más.

Now, it’s ready to pick up more heat from your house and start the cycle again.

Ahora está lista para recoger más calor de tu casa y volver a empezar el ciclo.

In winter, heat pumps work exactly the same way.

En invierno, las bombas de calor funcionan exactamente igual.

But this time they pick up heat from outside and move it into your home.

Pero esta vez captan el calor del exterior y lo trasladan a la casa.

Of course, it’s sometimes freezing outside when you want to use your heater.

Es posible que haga mucho frío afuera cuando quieres usar tu calefactor.

But the air doesn’t need to be warm—

Pero no tiene que ser aire caliente,

it just needs to be warmer than the refrigerant to transfer its heat.

solo tiene que estar más caliente que el refrigerante para transferir su calor.

All this sounds great, but for now there are some drawbacks to this technology.

Todo esto suena muy bien, pero por ahora esta tecnología tiene inconvenientes.

First, refrigerants can be potent greenhouse gases.

Los refrigerantes pueden ser gases de efecto invernadero.

Hydrofluorocarbons are some of the most popular refrigerants.

Los hidrofluorocarbonos son algunos refrigerantes populares.

But a single hydrofluorocarbon molecule can have 2,000 times

Una sola molécula de hidrofluorocarbono puede tener 2000 veces más impacto

the global warming impact of CO2.

que el CO2 en el calentamiento global.

While in use, the refrigerant stays contained in a closed loop.

Mientras se usa, el refrigerante está contenido en un circuito cerrado.

But when heat pumps, A/Cs, and refrigerators are improperly installed

Sin embargo, cuando las bombas, los aires y los refrigeradores se instalan mal

or thrown into landfills, the refrigerant can leak out.

o se tiran a vertederos, el refrigerante puede filtrarse.

So scientists are trying to create new refrigerants

Por eso, la ciencia está intentando crear refrigerantes

that are better for the environment.

que cuiden más el medio ambiente.

Also, the colder it is outside,

Además, cuanto más frío haga afuera,

the less efficient an air-to-air heat pump will be.

menos eficiente será una bomba de calor aire-aire.

Nevertheless, over half the buildings in icy Norway use heat pumps.

Aun así, más de la mitad de los edificios de la fría Noruega usan bombas de calor.

Some people there have opted for pumps that draw heat from under the ground,

Algunas personas allí han optado por bombas que extraen calor del subsuelo,

which stays more consistently warm, rather than heat from the air.

que se mantiene caliente más tiempo, a diferencia del calor del aire.

Finally, there's the cost.

Por último, está el costo.

In the US, installing a small heat pump usually costs several thousand dollars,

En EE. UU., instalar una bomba de calor suele costar varios miles de dólares,

though some people need more powerful systems,

aunque algunos necesitan sistemas más potentes,

depending on the size of their home or the temperature in winter.

según el tamaño de su hogar o la temperatura del invierno.

Often they’re only a little more expensive than installing a new A/C system,

A menudo, son solo un poco más caras que instalar un nuevo sistema de aire,

and the heat pump can save money on utilities in the long run.

y las bombas permiten ahorrar dinero en servicios públicos.

But replacing a working system requires an upfront investment

Pero reemplazar un sistema funcional requiere una inversión inicial

that a lot of people just don’t have.

que mucha gente simplemente no tiene.

Still, as the risks of climate change loom,

A medida que aumentan los riesgos del cambio climático,

many countries are offering subsidies to help with the costs.

muchos países ofrecen subsidios para ayudar a cubrir los costos.

And some cities are creatively harnessing seas, sewage, and data centers

Y algunas ciudades están aprovechando mares, aguas residuales y centros de datos

as heat sources, using heat pumps in manufacturing,

como fuentes de calor, utilizando bombas en la fabricación

and even creating giant heat pumps for entire districts.

e incluso creando bombas de calor gigantes para distritos enteros.

So, are heat pumps actually breaking the first law of thermodynamics?

Entonces, ¿las bombas realmente infringen la primera ley de la termodinámica?

Of course not.

Por supuesto que no.

They’re just not using their electricity to make heat.

Simplemente no usan la electricidad para generar calor.

They're using it to power the compressor and spin the fans.

Lo hacen para alimentar el compresor y hacer girar los ventiladores.

They get the extra energy for free— from heat in the air or underground.

Obtienen la energía extra gratis, del calor del aire o del subsuelo.

Which is how, by putting in 1 unit of energy,

Así es como, al poner una unidad de energía,

you get 3 to 5 units of heat out.

obtienes de 3 a 5 unidades de calor.

Seems like magic, but it's just physics.

Parece magia, pero es solo física.