El diagrama de Mollier es la tabla en la cual pueden representarse en un punto las condiciones del refrigerante encualquier estado termodi námico y en cualquier parte del ciclo. A veces esta tabla se menciona como “tabla P-h” o “tablapresión-entalpía”.

A continuación te explicamos con detalle toda la teoría para aprender este complejo diagrama que todo técnico en frío ycalor debe conocer.

CÓMO LEER EL DIAGRAMA DE MOLLIER

LÍNEAS DE PRESIÓN CONSTANTE Y LÍNEAS DE ENTALPÍA

Las líneas horizontales son las líneas de presión constante, y las líneas verticales son las líneas de “entalpía” constante,o sea la cantidad de calor presente en un kilo de refrigerante.

Observe que las presiones son presiones absolutas y que la escala es logarítmica.

ENTALPÍA

Aunque la entalpía a veces se de錗醛ne como el “calor total”, se de錗醛ne más correcta y especí錗醛camente como la suma detoda la energía suministra da por una masa de materia dada en cualquier condición termodinámi ca.

La fórmula para el cálculo de la entalpía se indica a continuación.

 h = u + p v/ j

LÍNEA DE LÍQUIDO SATURADO Y LÍNEA DE VAPOR SATURADO

Tal como lo muestra la 錗醛gura siguiente el diagrama se divide en tres partes principales separadas por la línea de líquido

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DIAGRAMA DE MOLLIER

 Donde:

H: entalpía (kcal/kg)

U: energía interna (kcal//kg)

P: presión absoluta (kgf/cm2)

V: volumen especí錗醛co (m3 /kg)

J: energía mecánica equivalente.

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Tal como lo muestra la 錗醛gura siguiente el diagrama se divide en tres partes principales separadas por la línea de líquidosaturado y la línea de vapor saturado.

La parte a la izquierda de la línea de líquido saturado se llama “zona subenfriada”. En cualquier punto de la zonasubenfriada, el refrigerante se encuentra en estado líquido y su temperatura es inferior a la tempe ratura de saturacióncorrespondiente a su presión.

La parte a la derecha de la línea de vapor saturado se llama “zona reca lentada”. En esta parte, el refrigerante está enforma de vapor recalenta do. La parte central de la tabla, entre las líneas de líquido saturado y de vapor saturado, se llama“zona de cambio de fase”, que representa el cambio de fase del refrigerante entre los estados líquido y de vapor. Encualquier punto entre las dos líneas, el refrigerante tiene la forma de una mezcla de líquido y vapor.

Tal como se ve en la 錗醛gura anterior el punto de unión entre la línea de líquido saturado y la línea de vapor saturado sellama “punto crítico”. La temperatura y la presión en este punto se denominan respectivamente “temperatura critica” y“presión crítica”.

TEMPERATURA CRÍTICA

La temperatura crítica de un gas es la temperatura más elevada a la cual dicho gas puede condensarse por aplicación depresión. La temperatu ra crítica di錗醛ere según los tipos de gases.

SUSTANCIA TEMPERATURA CRÍTICA °C) PRESIÓN CRÍTICA (kgf/cm2abs.)

Agua 374,0 225,5

Dióxido de Carbono 31,0 75,2

Amoniaco 132,4 115,2

R-22 96,2 50,9

Are -140,7 38,4

Hidrogeno -239,9 13,2

Helio -267,9 2,33

LÍNEAS DE VAPOR SECO CONSTANTE

El cambio de fase de líquido a vapor se produce progresivamente de la izquierda a la derecha mientras que el cambio defase de vapor a líqui do ocurre de derecha a izquierda.

La mezcla de líquido y vapor cerca de la línea de líquido saturado es casi puro líquido. Al contrario, la mezcla de líquido yvapor cerca de la línea de vapor saturado es casi puro vapor.

Las líneas de “vapor seco” que se extienden desde el punto crítico hasta el fondo a través de la sección central de latabla y en forma aproxima damente paralela a las líneas de líquido y vapor saturados, indican el porcentaje de vapor en lamezcla con incrementos del 10%.

Por ejemplo, en cualquier punto de la línea de vapor seco más cercana a la línea de líquido saturado, el vapor seco de lamezcla de líquido y vapor (X) es de 0.1, lo que signi錗醛ca que el 10% (por peso) de la mezcla es vapor, y el 90% es líquido.

LÍNEAS DE TEMPERATURA CONSTANTE

Las líneas de temperatura constante permiten la lectura de la temperatu ra del refrigerante. Las líneas de temperaturaconstante en la zona subenfriada son generalmente verticales en la tabla y paralelas a las líneas de entalpía constante.En la sección central, dado que el refrigerante cambia de estado a una temperatura y presión constantes, las líneas detemperatura constante vuelven a cambiar de dirección, y caen brusca mente hacia el fondo de la tabla en la zona de vaporrecalentado.

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LÍNEAS DE VOLUMEN ESPECÍFICO CONSTANTE

La lectura de las líneas de volumen especí錗醛co constante proporciona el “volumen especí錗醛co” del refrigerante. Las líneascurvas pero casi hori zontales que cruzan la zona de vapor recalentado son las líneas de vo lumen especí錗醛co constante.

El volumen especí錗醛co de una materia es el volumen ocupado por una masa de un kilogramo de dicha materia, y seexpresa en metros cúbicos por kilogramo (m3 fkg)

LÍNEAS DE ENTROPÍA CONSTANTE

La lectura de las líneas de entropía constante proporciona la entropía del refrigerante. Las líneas curvas que atraviesanen diagonal la zona de vapor recalentado son las líneas de entropía constante.

La entropía de una masa dada de materia en cualquier condición espe cí錗醛ca en una expresión del total da calortransferido a la materia por grado de temperatura absoluta para llevar dicha materia a esta condi ción a partir de unacondición inicial considerada como el cero de en tropía.

Se pueden encontrar el punto de la tabla Mollier que representa la con dición del refrigerante en cualquier estadotermodinámico particular si se conocen dos propiedades del refrigerante en este estado. Una vez localizado el punto deestado en la tabla, la tabla permite determinar di rectamente todas las propiedades del refrigerante correspondientes aeste estado.

CICLO DE REFRIGERACIÓN EN EL DIAGRAMA DE MOLLIER

El ciclo de refrigeración por compresión de vapor simple se compone de cuatro procesos principales: evaporación,compresión, condensa ción y expansión.

La 錗醛gura siguiente indica el ciclo de refrigeración que puede represen tarse en el diagrama de Mollier, tal como semuestra a continuación.

CÓMO REPRESENTAR EL CICLO DE REFRIGERACIÓN EN EL DIAGRAMAMOLLIER

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EVAPORACIÓN

Cuando el refrigerante se evapora a una presión constante inferior, pasa horizontalmente de A a B. Esta línea indica laevaporación del refrige rante, que pasa de líquido a vapor en el evaporador. La distancia entre B y C representa el procesode absorción de este vapor en una condición de recalentamiento, mientras pasa por el 錗醛nal del evaporador y la línea deaspiración. (Para simpli錗醛car el problema, se ignora la caída de presión entre los puntos B y C)

En el punto C el vapor se desplaza hacia la aspiración del compresor y se comprime. Cuando se comprime hacia D, supresión aumenta rápi damente y unas cuantas küocalorías de calor se añaden al vapor mien tras se comprime de C a D. Elvapor que sale del compresor está reca lentado considerablemente; D representa la condición del vapor que sale de laválvula de escape del compresor.

CONDENSACIÓN

La distancia entre D y E representa el proceso de enfriamiento de este vapor recalentado hasta el punto en que comienzaa condensarse. En E el vapor no está recalentado y es 100% vapor saturado. La línea de E a F representa el proceso decondensación del refrigerante, que pasa de vapor a líquido en el condensador. El punto F representa la cantidad de caloren el líquido y la presión ejercida sobre el líquido mientras se for ma en el condensador.

De F G, el calor del líquido se deduce, (se subenfría) mientras pasa a lo largo de la línea hacia el control de refrigerante.

EXPANSIÓN

La línea de G a A representa la reducción de presión del líquido mien tras pasa a través del ori錗醛cio de control de la válvula.El ciclo está listo para repartirse.

La 錗醛gura siguiente indica la relación del ciclo de refrigeración que muestra los estados del refrigerante con el ciclo derefrigeración en el diagrama Mollier (que se denomina diagrama de ciclo).

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