Asignaturas:
- Introducción
- Proceso circular
- Registro de gráfico de ph
- Comparar R134a con R1234yf
Introducción:
El proceso de enfriamiento en el aire acondicionado de un automóvil utiliza cambios en el estado de una sustancia. Durante un cambio de estado, como la transición de líquido a vapor, la estructura molecular de la sustancia cambia, lo que requiere calor. El calor se absorbe cuando el líquido cambia a vapor y, en el caso contrario, cuando se pasa de vapor a líquido, se libera calor.
Si observamos la transferencia de calor hacia y desde el ambiente, vemos que durante el proceso de evaporación el ambiente se enfría, mientras que durante la condensación se libera calor y el ambiente se calienta. Este enfriamiento del ambiente se produce en el evaporador, mientras que el calentamiento se produce en el condensador. Este proceso se repite continuamente, por eso se le conoce como proceso circular.
En la página “Introducción al aire acondicionado” se describe de forma práctica el proceso del ciclo con los distintos componentes del aire acondicionado. En esta página profundizaremos en este proceso de ciclo a través del diagrama log pH.
Proceso de reciclaje:
Antes de mostrar un gráfico de registro de pH completo, comencemos con el proceso del ciclo de aire acondicionado. En este proceso de ciclo utilizamos el diagrama del refrigerante R134a. En este diagrama se distinguen entre sí las áreas de gas, gas-líquido y líquido. El punto crítico está en la cima, a 101 grados centígrados y una presión de 40 bares. Éstas son la temperatura y presión máximas a las que el refrigerante es químicamente estable. El contenido de calor (entalpía) se representa frente a la presión en el eje x. Aunque a menudo nos referimos a él como un “gráfico de pH”, en realidad es un “gráfico de pH log” debido a la escala logarítmica.
- En el punto 1 del diagrama arranca el compresor, que extrae refrigerante del evaporador. La presión es de 2 bar;
- El gas se comprime de 1 a 2, aumentando la presión y el contenido de calor. La presión y la temperatura aumentan a 15 bar y 70 grados centígrados. El gas está sobrecalentado;
- Debido a la liberación de calor en el condensador, el contenido de calor disminuye y, con ello, inicialmente la temperatura. El gas pierde su sobrecalentamiento entre los puntos 2 y 3, lo que hace que la temperatura baje de 70 a 55 DO.
- Desde el punto 3 al 4 se produce una liberación de calor a temperatura constante. Aquí el gas se convierte en líquido. La presión permanece constante;
- Un enfriamiento adicional hace que el líquido se sobreenfríe ligeramente (de 4 a 5). El líquido sobreenfriado bajo la alta presión de 15 bar llega a una constricción en el punto 5: el capilar o válvula de expansión. Aquí la alta presión se separa de la baja presión. Del compresor también podemos decir que la presión de descarga está separada de la presión de succión.
Debido a la caída repentina de presión en la constricción, el punto de ebullición del refrigerante en la fase líquida disminuirá, provocando una evaporación espontánea. El calor necesario para ello se extrae primero del propio refrigerante y de su entorno. esto queda el contenido de calor es casi constante. A continuación se produce una evaporación completa en el evaporador del punto 6 al 1. La temperatura de ebullición del refrigerante cae entre los puntos 5 y 6 de 50° C a -10°C, calentándose eventualmente hasta el punto 1 como gas a 0°C. El contenido de calor del refrigerante aumenta, extrayéndose el calor necesario del ambiente, en este caso del aire que pasa a través del evaporador. La presión y la temperatura permanecen prácticamente constantes. El refrigerante sale del evaporador en forma de vapor y es aspirado nuevamente por el compresor en el punto 1. El proceso se repite.
Tabla de registro de pH:
En la sección anterior, se mostró el diagrama logarítmico de pH que muestra el proceso del ciclo (desde la evaporación hasta la condensación del refrigerante). La siguiente imagen muestra la condición del refrigerante a una determinada presión en relación con la entalpía (contenido de calor), en la que el proceso de ciclado se indica con la línea azul oscuro.
En el lado izquierdo del diagrama está el área del fluido. A baja entalpía, el refrigerante se encuentra en forma líquida. Con entalpía creciente se alcanza la línea de líquido. La pendiente de esta línea indica los cambios de presión y entalpía de la fase líquida.
En el centro del diagrama está la zona de vapor saturado. Aquí el refrigerante está en equilibrio térmico, con líquido y vapor presentes.
A la derecha vemos la línea de vapor saturado, que marca el límite en el que el refrigerante se ha evaporado por completo y se encuentra en fase de vapor sobrecalentado.
En la parte superior del diagrama está el punto crítico, que marca el límite entre líquido y vapor. Aquí desaparece la distinción entre las fases de vapor y líquida, dejando el refrigerante en un estado único. No existe una transición clara entre líquido y vapor.
Para proporcionar más información sobre el diagrama log-ph, se agregan varias curvas al siguiente diagrama: la calidad isentrópica, isotérmica, isocórica y de vapor. En el dibujo siguiente volvemos a ver el proceso circular (coloreado en gris) con la progresión de los demás procesos. Aquí hay una breve explicación de cada cambio de estado:
Isentrópico: la línea isentrópica y se caracteriza por una entropía constante. Esto significa que durante un proceso en esta línea el refrigerante no tiene intercambio de calor con el medio ambiente y no sufre ningún cambio de entropía. Es una línea de proceso adiabática eficiente (sin intercambio de calor) en el diagrama.
Isoterma: Una línea isotérmica en el diagrama log-pH representa un proceso a temperatura constante. Durante este proceso, la temperatura del refrigerante permanece constante, lo que significa que se suministra o elimina calor para mantener constante la relación presión-entalpía (ph).
Isócora: Una línea isocórica en el diagrama log-pH representa un proceso de volumen constante. Durante este proceso, el volumen específico del refrigerante permanece constante, lo que significa que no se produce ningún cambio de volumen. Esto permite que el estilo de línea suba o baje en el diagrama dependiendo de otros cambios como la presión y la entalpía.
- Calidad del vapor: En un gráfico de registro de pH de refrigerante, el eje x indica el rango de calidad, desde “x=0” (completamente líquido) hasta “x=1” (completamente gaseoso). Entre estos extremos, el refrigerante se encuentra en un estado de dos fases, donde el valor x indica la relación entre gas y líquido. Una línea de “x=0,10” a “x=0,90” en el diagrama indica que el refrigerante está dentro de este rango de dos fases, y el valor x específico indica la partición gas/líquido. Esto es crucial para comprender el comportamiento del refrigerante en aplicaciones como sistemas de refrigeración y aire acondicionado.
En la imagen siguiente vemos un diagrama logarítmico completo del pH del refrigerante R134a.
Compare R134a con R1234yf:
Utilizando el diagrama logarítmico de pH, se pueden comparar diferentes tipos de refrigerantes entre sí. La siguiente figura muestra los diagramas logarítmicos de pH y los procesos cíclicos de R134a y R1234yf.
Página relacionada:
