El deslizamiento de temperatura en los gases refrigerantes

Las Tablas de Presión vs. Temperatura son una herramienta muy útil para solucionar fallas en los sistemas operativos, especialmente a la hora de checar presiones altas y bajas, establecer temperaturas muy altas y muy bajas y adecuar los controles de presión.

El deslizamiento de temperatura del refrigerante determinará la forma que tomará la Tabla de Presión vs. Temperatura. Por lo tanto, una revisión rápida sobre el deslizamiento de temperatura es necesaria. A continuación algunos puntos:

• Mientras que una parte del refrigerante pasa a través de un tubo de evaporación, conforme el líquido va hirviendo, la temperatura de ebullición aumenta.  
• La temperatura de evaporación promedio se ubica entre la temperatura en la que el refrigerante comienza a hervir adentro del dispositivo de expansión y en la que deja de hervir en la parte final del evaporador. 
• El deslizamiento de temperatura promedio es usado para comparar el punto de ebullición en cada refrigerante y con ello obtener la misma temperatura del serpentín.
• El deslizamiento de temperatura en el condensador ocurre de la misma manera que en el evaporador, pero el proceso es revertido a medida que los componentes se condensan en diferentes escalas en la entrada y la salida.
  

Punto de burbuja y punto de rocío

Como se muestra en la figura 1, un componente del refrigerante hará que éste se evapore o condense a una temperatura única: el punto de ebullición. Durante la evaporación, el líquido llega a un punto en que se forman burbujas y éste comienza a hervir y evaporarse; esto sucede en el punto de ebullición.

Una vez que la última gota del líquido desaparece, el calor adicional hace que el vapor se caliente en exceso (aumento en la temperatura por encima del punto de ebullición). Durante la condensación, el vapor forma gotas líquidas y continúa condensándose en el punto de ebullición. Cuando el vapor desaparece, cualquier expulsión de calor adicional hace que el líquido se sub-enfríe (menor temperatura debajo del punto de ebullición).

En los refrigerantes ocurre exactamente el mismo proceso: El líquido se evapora, se convierte en vapor saturado y posteriormente se sobre calienta; o bien el vapor se condensa,  se convierte en líquido saturado y posteriormente se sub enfría. La diferencia con los refrigerantes es que mientras éste hierve, también está reponiéndose de los efectos del deslizamiento de temperatura (y enfriándose durante la condensación).

El deslizamiento de temperatura no se reduce a un cambio de calor sensible; es más bien una función del efecto de fraccionamiento local en el refrigerante, a medida que éste viaja a través  del intercambiador de calor.

Para una presión dada, la temperatura en la que el refrigerante se convierte en vapor saturado será distinta a la temperatura en la que el refrigerante se convierte en líquido saturado. En una Tabla de Temperatura vs. Presión convencional, la presión debería aparecer al lado del punto de ebullición de la temperatura.

En cuanto a los refrigerantes, hay dos valores en la relación entre presión y temperatura: El del vapor y el del líquido. El líquido saturado comenzará a formar burbujas cuando éste se caliente; este fenómeno es conocido como punto de burbuja. Por su parte, el punto de rocío sucede cuando el vapor saturado comienza a enfriarse y forma gotas de rocío.

En el siguiente artículo de este blog abordaremos la resolución de problemas usando una tabla de Presión vs. Temperatura.