Diagrama de Mollier de Propiedades del Agua
y Vapor de Agua
(Actualizado 25 de Octubre 2000)
7.4 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.
7.4.1 Aspectos Generales del Diagrama de Mollier:
En la siguiente figura (hacer click sobre ella para
verla más grande y con mayores explicaciones) se visualiza el diagrama
H-S
para el agua y vapor de agua llamado también Diagrama de Mollier.
Diagrama de Mollier
|
7.4.2 Uso práctico del Diagrama de Mollier:
En este párrafo daremos las indicaciones más básicas
para el uso de este diagrama. Mayores detalles se veran en los párrafos
sobre los ciclos termodinámicos de vapor.
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 determinar
los intercambios de calor y trabajo para casi cualquier evolución.
Basta aplicar el primer principio. En efecto:
DH = DQ - DWtec
Si la evolución es adiabática, la variación de entalpía
da directamente el trabajo técnico realizado. Además si la
evolución es sin roce, será una identrópica (vertical).
b) Zona de campana de cambio de fase:
Dentro de la campana de cambio de fase se debe tener claro que las isotermas
y las isóbaras se confunden en una línea única que
llamamos rectas de condensación. En el diagrama se lee directamente
la presión. Para leer la temperatura es necesario subir por la recta
de condensación y leer la temperatura en x=1 (línea
de vapor saturado).
Las otras líneas de importancia en esta zona son las líneas
de igual título. Definiremos al título x
del vapor como:
x = Masa Vapor saturado
liq. + vap. satur.
No olvidar que un líquido está saturado cuando está
en equilibrio con su fase vapor. Asimismo el vapor está saturado
cuando está en equilibrio con la fase líquida. Por lo tanto
el concepto de título representa la fracción de vapor saturado
que existe en una masa unitaria de líquido y vapor saturado.
El concepto de título no tiene sentido fuera de
la campana de cambio de fase.
c) Zona de vapor sobrecalentado:
En esta zona se separan las isóbaras de las isotérmicas.
Además de la información obvia que se extrae directamente
del diagrama (Entalpía y Entropía en un punto), se puede
además obtener información adicional. En efecto se puede:
-
Calor específico a presión constante:
En la zona de vapor sobrecalentado la pendiente de la isóbara
está relacionada con Cp, en efecto Cp = dQ/dT ; por
lo tanto si uno supone un calentamiento isobárico se tiene que dQ
= dH o bien DQ = DH
para un valor de DT razonable (por ejemplo
5 a 10ºC).
-
Calor específico a volumen constante:
Si en el diagrama de Mollier aparecen las isócoras (líneas
de volumen específico constante) tamién es posible obtener
los valores de Cv en diferentes partes de la zona de vapor sobrecalentado
usando un método análogo al anterior.
7.4.3 Uso básico del diagrama:
En la explicación que sigue, supondremos que están usando
el diagrama de Mollier que empleamos en clases. Este tiene unidades MKS
y es un diagrama que representa solo una zona de interés especial.
Los puntos a tomar en cuenta son:
Trabajo dentro de la campana de cambio de fase.
Trabajo en zona de vapor sobrecalentado.
7.5 Tablas de Vapor y su uso:
Autor: Roberto
Román L.
Versión original: 15
Octubre 1999
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