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1.4.- El diagrama de Mollier. Análisis

Como has visto el diagrama de Mollier tiene muchas más líneas que las de los dos ejes de Presión y Entalpía. Vamos a ver todas ellas al detalle.Puedes ver este vídeo de introducción para, posteriormente, analizar en mayor detalle las distintas líneas del diagrama.

Análisis de parámetros mediante el diagrama de Mollier

Curva de saturación

En primer lugar tenemos que fijarnos en las coordenadas. Como has visto antes en ordenadas tienes las presiones en escala logarítmica. Es importante que tengas en cuenta que la presión indicada es la absoluta. En abcisas tienes los valores de la entalpía. Además, como ya hemos explicado, dentro del diagrama tenemos la figura de una campana, que no es otra cosa que los puntos de saturación. Esta curva, como se ha visto, separa las tres zonas: líquido, mezcla y vapor.

Temperaturas

Otras líneas representadas son las líneas de temperatura, también llamadas isotermas. En la zona de líquido se aproximan mucho a la vertical, y no se suelen representar en el diagrama. En la zona de líquido-vapor las líneas son horizontales. Se superponen a la isóbara correspondiente debido a que el cambio de fase se hace a una temperatura y presión constante. En la zona de vapor, las isotermas descienden de forma asintótica.

Títulos

Dentro de la zona mixta hay otras líneas que nos van a permitir conocer el porcentaje de vapor con respecto al total del fluido, llamado título (X). Los puntos de mezcla en ebullición que tienen el mismo título (X) quedan unidos por líneas que descienden desde el punto crítico.

Volumen específico/Densidad

Tenemos las líneas de volumen específico o de densidad. En algunos diagramas dan el volumen específico en m3/kg y en otros casos son densidades en kg/m3. Obviamente, un valor es inverso del otro, es decir la densidad es la inversa del volumen específico y viceversa.

Entropía

Las líneas de entropía, S, son las que seguirán la compresión del fluido en el compresor si suponemos que el proceso es adiabático, aunque en los procesos reales sabemos que la entropía crece, por lo que losciclos tendrán una inclinación algo mayor.

Ejercicios Resueltos

1.-  Determinar los siguientes puntos en el diagrama de Mollier del refrigerante R-134a y determinar si está en estado líquido, mezcla o gas (todas las presiones son relativas)

  1. Entalpía 200 kJ/kg, presión 2 bar
  2. Entalpía 300 kJ/kg, presión 5 bar
  3. Entalpía 420 kJ/kg, presión 9 bar
  4. Temperatura 45 ºC, entalpia 340 kJ/kg
  5. Presión 300 kPa, temperatura 30 ºC
  6. Densidad 70 kg/m3, entalpía 400 kJ/kg
  7. Presión 1,9 MPa, densidad 120 kg/m3

Diagrama de Mollier del R-134a

2.- Averigua el título de cada uno de los puntos anteriores situados en la zona de mezcla

3.- Determina la variación de entropía y entalpía en una transformación de d) a f)

4.- Si el refrigerante ha pasado del estado d) al f) con un caudal de 0,5 kg/s, halla la potencia térmica puesta en juego y determina si ha cedido o ha absorbido calor.

Ejercicio para Resolver

Realiza los mismos cuatro ejercicios hechos con el R-134a, pero con el refrigerante R-404A cuyo diagrama de Mollier puedes descargar en el siguiente enlace. Para trazar las líneas de los puntos, puedes copiar la imagen en un programa sencillo, como Paint, y representarlas.

Diagrama de Mollier del R-404A