Comprendiendo el Diagrama de Mollier para el Vapor

El Diagrama de Mollier es fundamental en ingeniería térmica, representando gráficamente las propiedades termodinámicas del vapor para facilitar el diseño de procesos.

Comprendiendo el Diagrama de Mollier para el Vapor

En el campo de la ingeniería térmica, el Diagrama de Mollier es una herramienta esencial para analizar y comprender el comportamiento del vapor. Este diagrama representa gráficamente las propiedades termodinámicas del vapor, lo que facilita el cálculo y diseño de procesos térmicos. A continuación, exploraremos sus componentes y cómo utilizarlo.

¿Qué es el Diagrama de Mollier?

El Diagrama de Mollier, también conocido como diagrama h-s, muestra la relación entre la entalpía específica (h) y la entropía específica (s) del vapor. Estas dos propiedades son fundamentales en la termodinámica, ya que permiten determinar el estado del vapor en distintas condiciones de temperatura y presión.

Componentes del Diagrama de Mollier

Eje de las X (horizontal): Representa la entropía específica (s), generalmente medida en kJ/kg·K.

Eje de las Y (vertical): Representa la entalpía específica (h), generalmente medida en kJ/kg.

Curvas de Presión Constante: Líneas que muestran estados de vapor a una presión constante.

Curvas de Temperatura Constante: Líneas que indican estados de vapor a una temperatura constante.

Líneas de Título de Saturación: Estas líneas dividen el diagrama en dos regiones principales: líquido saturado y vapor saturado.

Región de Vapor Sobrecalentado: Área del diagrama donde el vapor se encuentra en una condición sobrecalentada.

Isobaras e Isotermas: Conjuntos de líneas que representan presiones y temperaturas constantes.

¿Cómo utilizar el Diagrama de Mollier?

Para utilizar el Diagrama de Mollier, es crucial entender cómo localizar estados específicos del vapor y cómo realizar transiciones entre diferentes estados térmicos. Aquí hay una guía paso a paso:

Identificar el Estado Inicial: Localice las condiciones iniciales dado la presión y temperatura o la entalpía y entropía del vapor.

Trazar una Línea de Proceso: Dibuje una línea desde el estado inicial al estado final del proceso que desea analizar, tal como un cambio de estado isotérmico (temperatura constante) o isobárico (presión constante).

Calcular el Trabajo y el Calor: Use las diferencias de entalpía (\Delta h = h_2 – h_1) para determinar el trabajo (W) y el calor (Q) intercambiado en el proceso.

• En un proceso isobárico, el calor puede calcularse como Q = \Delta h.
• En un proceso isocórico (volumen constante), el trabajo puede ignorarse (W = 0) y las diferencias de energía interna se utilizan.

Ejemplo Práctico

Supongamos que tenemos vapor a una presión de 2 bar y 300°C, y necesitamos llevarlo a una temperatura de 500°C a la misma presión:

Encuentre el punto inicial en el diagrama basado en 2 bar y 300°C.

Trace una línea que siga la curva de presión de 2 bar hasta que alcance la temperatura de 500°C.

Determine la diferencia de entalpía entre el punto inicial y el punto final (\Delta h).

Este método permite calcular la energía requerida para el calentamiento del vapor.

Conclusión

El Diagrama de Mollier es una herramienta valiosa en la ingeniería térmica para analizar y diseñar sistemas de vapor. Comprender cómo leer y utilizar este diagrama puede simplificar significativamente el trabajo con procesos termodinámicos y mejorar la eficiencia en aplicaciones industriales.