Refrigeracion

3.1 Manejo y uso del vapor de agua
3.2.1 Propiedades termodinámicas del vapor de agua.
Aspectos Generales:
De los fluidos termodinámicos de importancia a estudiar, sin duda el agua y vapor de agua es uno de los esenciales. El agua es un excelente fluido desde el punto de vista de que es abundante, no tóxico, barato y además transporta importantes cantidades de energía si hay cambio de fase.Debemos distinguir varias zonas de importancia para el estudio termodinámico de las propiedades del agua. Estas son:
* Zona del Sólido: es la zona que corresponde a las propiedades del hielo. Veremos un diagrama de fase que muestra las diferentes zonas y tipos de hielo que existen
* Zona del líquido: incluye la interfase sólido líquido. Hablaremos un poco de estos cambios de fase.* Zona de vapor: estudio elemental de la campana de cambio de fase y zona de vapor sobrecalentado.
* Zona de gas: es la zona en que estamos sobre la temperatura crítica.
Si bien en los párrafos que siguen nos referiremos en especial al agua y vapor de agua, muchas de las ideas y conceptos que se exponen son aplicables a otros fluidos.
Zona del Sólido:
El hielo de agua tieneuna estructura cristalina muy compacta. A medida que las condiciones de presión y temperatura varían, se pueden formar diferentes estructuras cristalinas. En la siguiente figura vemos ilustrado una superficie que representa las propiedades del agua en la zona del sólido (hielo):

En la figura podemos ver que para presiones y temperaturas corrientes existe el llamado hielo I, pero a presioneselevadas aparecen diversas fases nuevas de hielo.
Zona de Líquido:
Aprovecharemos de definir algunos conceptos básicos:
* Líquido saturado: se dice que el líquido está saturado si al agregar energía (calor), una fracción de él pasa a la fase vapor. A presión ambiente (1 bar) esto ocurre a los 100ºC de temperatura. La energía agregada produce un cambio de fase y es un aporte de calorlatente.
* Líquido subsaturado: en este caso al agregar energía al líquido, esto se traduce en un aumento de temperatura. La energía agregada produce un cambio de temperatura y es un aporte de calor sensible.
En este caso hay aumento de volumen en la solidificación. También podemos ver que a medida que nos alejamos de la temperatura crítica (Cr en la figura) el comportamiento del fluido seasemeja más aun gas perfecto.

  Zona de Vapor y Gas:
En la siguiente figura se visualiza la superficie p-V-T que representa las propiedades del agua y vapor de agua en todo un rango de presiones y temperaturas. Al proyectar las curvas sobre una superficie p-T se obtienen las líneas de cambio de fase: fusión (cambio de sólido a líquido); vaporización (cambio de líquido a vapor); sublimación(cambio de sólido a vapor). El punto de encuentro entre estas tres líneas define el punto triple que es donde coexisten en equilibrio las fases sólido, líquido y vapor.
 

Diagrama de Mollier:
En este acápite abordaremos el estudio del Diagrama de Mollier y las Tablas de Vapor. Como tal se ha estructurado el acápite de la siguiente forma:
* Aspectos generales de diagrama de Mollier:representación H-S, zonas principales en el diagrama, rectas de condensación.
* Uso práctico de diagrama de Mollier: como utilizar el diagrama en el caso de las evoluciones más usuales.
* Tablas de vapor y su uso: presentación general de las tablas. Uso de ellas en casos típicos de ciclos de vapor.
Después de este estudio general pasaremos al estudio de los ciclos de vapor más usuales.Aspectos Generales del Diagrama de Mollier:
En la siguiente figura se visualiza el diagrama H-S para el agua y vapor de agua llamado también Diagrama de Mollier.
 
Diagrama de Mollier |
Uso práctico del Diagrama de Mollier:
a) Aspectos generales:
En la figura se ilustra el diagrama de Mollier en general. Al usar los ejes H-S se tiene la enorme ventaja de que es sencillo poder...