Actividad 3. Liquido subenfriado, liquido saturado, vapor saturado, vapor sobrecalentado

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Instituto Tecnológico Superior de Acayucan

Operaciones unitarias III

Ing. Juan Manuel Hernández Espindola

Actividad 3. Liquido subenfriado, liquido saturado, vapor saturado, vapor sobrecalentado.  

Cristóbal Pimentel Hernández

Ingeniería bioquímica

160B0053

18 de septiembre de 2019.  Acayucan, ver

Contenido

Liquido subenfriado        3

Liquido saturado        5

Vapor saturado        6

Vapor sobrecalentado        6

Bibliografía        8

Figura  1. A 1 atm y 20 °C, el agua existe en  la fase liquida (liquido comprimido)        3

Figura  2. A 1 atm de presión y 100 °C, el agua existe como un líquido que está listo para evaporarse (liquido saturado)        5

Figura  3. A medida que se transfiere más calor, parte del líquido saturado se evapora (mezcla saturada de líquido-vapor)        5

Figura  4. A 1 atm de presión, la temperatura permanece constante en 100 °C hasta que se evapora la ultima gota de liquido (vapor saturado)        6

Figura  5. Conforme se transfiere más calor, la temperatura del vapor empieza a aumentar (vapor sobrecalentado)        6

Figura  7. Tabla del agua subenfriado        7

Figura  6. Diagrama T-v para el proceso de calentamiento del agua a presión constante.        7

Liquido subenfriado

Un líquido esta subenfriado cuando está en estado líquido por debajo de su punto de fusión a  esa presión. Dirás que por definición es imposible, obviamente, no se trata del líquido puro, sino del líquido con sustancias disueltas en él. El agua salada del mar es un buen ejemplo, en las zonas polares, hay zonas líquidas (otras que no) y el agua líquida puede estar fácilmente a -3º C, eso es por la propia sal.[pic 3]

Considere un dispositivo de cilindro-émbolo que contiene agua líquida a 20 °C y 1 atm de presión (estado 1, Fig. 1). En estas condiciones el agua existe en fase líquida y se denomina líquido comprimido o líquido subenfriado, lo cual significa que no está a punto de evaporarse. Se transfiere calor al agua hasta aumentar su temperatura a, por ejemplo, 40 °C. A medida que aumenta la temperatura, el agua líquida se expande un poco y por consiguiente aumenta su volumen específico. Entonces, debido a esta expansión el émbolo sube ligeramente. La presión en el cilindro permanece constante en 1 atm durante este proceso porque depende de la presión barométrica externa y el peso del émbolo, que son constantes. El agua es aún un líquido comprimido en este estado puesto que no ha comenzado a evaporarse. [pic 4]

El subenfriamiento es un término muy usado en el campo de la refrigeración y es una de las herramientas técnicas de las que dispone el mécanico tanto para diagnosticar problemas o para verificar la eficiencia de un equipo frigorífico.         

 Cuando ocurre el subenfriamiento, este no afecta al volumen específico del vapor que ingresa al compresor, su condición sigue siendo la misma que cuando no se tiene subenfriamiento. Dado que el subenfriamiento incrementa el efecto frigorífico, de igual manera aumentará la capacidad frigorífica del compresor. Este aumento en el rendimiento frigorífico de ninguna manera aumenta el requerimiento de potencia del compresor. Podemos afirmar entonces, que el subenfriamiento aumenta la performance del compresor.

Está comprobado que el volumen del vapor aspirado por el compresor es menor para el ciclo subenfriado que para el ciclo saturado. Esto significa un menor desplazamiento del compresor en condiciones de subenfriamiento.

Examinando el calor de compresión requerido para el ciclo subenfriado y saturado, se ha observado que es el mismo para ambos ciclos. Por lo tanto, el aumento del efecto frigorífico alcanzado como consecuencia del subenfriamiento se logra sin alterar el suministro de energía al compresor. Como consecuencia de ello, se incrementa el coeficiente de rendimiento del ciclo y se reduce la potencia necesaria.
Beneficios del subenfriamiento

Dado que el subenfriamiento aumenta el rendimiento frigorífico, el compresor y la unidad condensadora pueden ser de menor tamaño, con el consiguiente resultado de un incremento en la eficiencia global del sistema y un descenso en la demanda de energía eléctrica. (Cárcamo)

• El subenfriamiento previene la formación de flash gas a la entrada del dispositivo de expansión.
• Un estudio del año 1992 ha demostrado que la mejora es mayor en sistemas que usan refrigerantes alternativos.
• En algunos casos, el consumo eléctrico disminuye.
• Provee refrigerante en estado 100 % líquido a la entrada del dispositivo de expansión.
• Aumenta la eficiencia del evaporador, ya que no ingresa flash gas al mismo. 

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Liquido saturado

El agua en un embolo a 20 °C y 1 atm de presión, sigue siendo líquido comprimido, puesto que no ha comenzado a evaporarse. Conforme se transfiere más calor, la temperatura aumenta hasta alcanzar 100 °C (estado 2, Fig. 2), punto en que el agua todavía permanece líquida, pero cualquier adición de calor hace que se vaporice algo de agua; es decir, está a punto de tener lugar un proceso de cambio de fase de líquido a vapor. Un líquido que está a punto de evaporarse se llama líquido saturado; así, el estado 2 corresponde al de un líquido saturado.[pic 5][pic 6]

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