LIQUIDO SUBENFRIADO

ESTADO DEL LÍQUIDO SUBENFRIADO

TERMODINÁMICA GENERAL

UNJBG – FCAG – ESIA

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Introducción ……………………………………………………………pág. 2

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Marco teórico ………………………………………………………….pág.3 

Sustancias puras……………………………………………….pág.3



Propiedades

de

las

sustancias

puras................................pág.5 

Tabla de vapor de agua………………………………………pág.8



Subenfriamiento

en

liquido…………………………………..pág.10 

¿Cómo

se

logra

el

subenfriamiento

de

líquido?...............pág.10 

Liquido

subenfriado

o

comprimido………………………….pág.12 

Liquido

comprimido

y

liquido

saturado…………………….pág.13 

Graficas

de

líquido

subenfriado……………………………………..pág.15 

Tabla

del

agua:

liquido

subenfriado………………………………..pág.16 

Conclusiones……………………………………………………………pág.1 7

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Bibliografía ……………………………………………………………..pág.18 Página 1



El liquido subenfriado, llamado tambien liquido comprimido, en una definicion de acuerdo al parametro que rige una sustancia pura significa que está en estado líquido y que no está a punto de evaporarse sino que le falta una adición de calor o un cambio negativo en la presión para hacerlo.

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Si hablamos de líquido subenfriado entendemos que la sustancia esta como liquida a una temperatura menor que la temperatura de saturación (T < T saturación) para una presión determinada.

Se considera una sustancia pura aquella que mantiene la misma composición química en todos los estados. Una sustancia pura puede estar conformada por más de un elemento químico ya que lo importante es la homogeneidad de la sustancia. Página 3



El aire se considera como una sustancia pura mientras se mantengan en su estado gaseoso, ya que el aire está conformado por diversos elementos que tienen diferentes temperaturas de condensación a una presión especifica por lo cual al estar en estado líquido cambia la composición respecto a la del aire gaseoso. NOTA: recordar que es incorrecto hablar de estado sólido, líquido, gaseoso. Esas son “fases” de una sustancia. Podemos tener infinitos “estados” en una sustancia son el solo hecho de variar las propiedades

intensivas independientes que lo determinan.

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En una sustancia pura significa que está en estado líquido y que no está a punto de evaporarse sino que le falta una adición de calor o un cambio negativo en la presión para hacerlo. Si hablamos de líquido subenfriado entendemos que la sustancia esta como liquida a una temperatura menor

que

la

temperatura

de

saturación (T < T saturación) para una presión determinada. LÍQUIDO SATURADO:

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Es aquel que está a punto de evaporarse. Es importante notar que cuando una sustancia pura esta como líquido saturado estas e halla totalmente en ese estado, como líquido, nada de vapor ya que está a punto de comenzar a crearse a partir del agua líquida saturada.

VAPOR SATURADO O VAPOR SATURADO SECO: Es un vapor que está a punto de condensarse. En esta fase la sustancia esta toda como vapor y es necesario retirar calor o aumentar la presión para provocar que se generen gotas de líquido. DIAGRAMA DE PROPIEDADES: Página 7



Para comprender de forma completa el comportamiento de las sustancias puras es necesario tener en cuenta los diagramas de propiedades. Estos diagramas son tres: el diagrama

temperatura vs. Volumen

especifico (T – v), el diagrama presión vs. Volumen especifico (P-v) y el diagrama presión vs. Temperatura (P-T). Estos diagramas son extraídos de las proyecciones sobre los planos que determinan los ejes de las llamadas superficies P-v –T. Y se dice superficies por el simple hecho de que no es una sino dos, la superficie para una sustancia que se contrae al congelarse y la superficie para la sustancia que se expande al congelarse. Diagrama P-v En comparación con el diagrama T-v este diagrama tiene dos grandes diferencias. La primera es que la línea que era de presión constante pasa a ser una línea de temperatura constante, y la segunda, que dicha línea desciende de izquierda a derecha en lugar de ascender Este diagrama también se conoce como diagrama de fase porque es posible

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identificarlas al estar separadas por tres líneas. La línea de sublimación es la separa la fase solida de la fase vapor, la de vaporización separa la fase liquida de la fase vapor y la línea de fusión separa la fase solida de la fase liquida. Las tres líneas forman el punto triple, el cual es el estado en el cual las tres fases de una sustancia pueden coexistir en equilibrio, es un estado donde se puede tener hielo, liquido.

TABLAS DE PROPIEDADES: Para determinar las propiedades de las sustancias puras se hace uso de tablas

ya

que

las

relaciones

existentes

entre

propiedades

termodinámicas son muy complejas para expresarse mediante ecuaciones. Las tablas más populares son las tablas de vapor de agua, aunque no solo contienen las propiedades del vapor de agua sino también del agua líquida y sólida bajo condiciones específicas. *TABLA DE VAPOR DE AGUA:

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Lo primero es tener en cuenta esta tabla está dividida en dos partes. La parte en la que el vapor de entrada es la temperatura o tablas de temperaturas y la parte en la que el valor de entrada es la presión o tabla de presiones. Dado esto, se escoge cualquiera de las dos dependiendo de si del valor que se posee es la temperatura o la presión de agua como líquido saturado más vapor saturado. Todas las tablas están ligadas directamente con los diagramas de propiedades, entonces lo ideal es identificar que significan los datos de la tabla en cada diagrama. Para el caso específico de la tabla de temperaturas encontraremos: 1º columna temperatura de la sustancia 2º columna presión de saturación (Psat) para cada temperatura de la primera

columna.

3º

volumen especifico del

columna

líquido temperatura

saturado y

a

esa

presión de saturación.

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Cuando el sistema se calienta a presión constante, la temperatura aumenta considerablemente mientras que el volumen específico aumenta ligeramente. En un momento dado el sistema alcanza el estado representado. Este estado es el líquido saturado correspondiente a la presión especificada. Para el agua a 1.014 bar la temperatura de saturación es de 100 ºC. Los estados del líquido a lo largo de la línea reciben el nombre, a veces de estados de líquido subenfriado, porque la temperatura en estos estados es menor que la temperatura de saturación para la presión dada.

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Estos estados también se definen como estados del líquido comprimido porque la presión en cada estado es mayor que la presión de saturación correspondiente a la temperatura del estado. Los nombres líquidos, líquido subenfriado y líquido comprimido se utilizan indistintamente.

Parte del líquido refrigerante que es recirculado en un sistema de refrigeración se usa para remover su propio contenido de calor (entalpía). El calor del líquido es absorbido en el punto de reducción de presión (la VET reduce la presión del lado de alta a la del lado de baja).

EN LAS REGIONES DE LIQUIDO COMPRIMIDO O SUBENFRIADO SE ENCUENTRA EL VAPOR

Frecuentemente se usan intercambiadores succión /líquido para transferir calor de la línea líquida a la línea de succión. Página 12



Aunque esta manera es efectiva en proveer líquido subenfriado, tiene un costo para la capacidad del sistema, dado que se añade calor al gas de succión lo cual reduce la eficiencia volumétrica del compresor. Ocasionalmente se utilizan subenfriadores mecánicos en la forma de sistemas de refrigeración auxiliares o usando una parte de la capacidad del sistema principal.

LAS VENTAJAS DEL SUBENFRIAMIENTO ES LA POSIBILIDAD DE SUBENFRIAR EL LÍQUIDO.

Aunque existen situaciones donde el uso de estos métodos es ventajoso, de la misma forma que con intercambiadores de calor línea de succión / líquida, el subenfriamiento logrado con uno de estos métodos tiene una penalización que requiere un costo adicional. El subenfriamiento en el condensador no tiene un costo adicional al sistema, pero desafortunadamente es disponible solamente cuando las Página 13



condiciones del ambiente exterior son favorables y el sistema está diseñado para usarlas para su ventaja. Muy poco subenfriamiento en el condensador es posible durante la operación de verano debido a la diferencia de temperatura (DT) entre el aire que circula a través del condensador y la temperatura del refrigerante que sale. Durante la operación de invierno, con control de presión de cabeza del lado del refrigerante, la diferencia de temperatura (DT) entre la alta temperatura (presión) de condensación y la baja temperatura de ambiente exterior puede ser significativa.

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El líquido comprimido se encuentra en la región izquierda de la línea de líquido saturado. La variación de las propiedades del líquido comprimido debido a la presión es muy ligera, mientras que con la temperatura muestran mayor dependencia. En la mayoría de los casos, cuando no se dispone de tablas de líquido comprimido para una sustancia pura, los datos sobre el líquido comprimido se pueden aproximar bastante al usar valores de las propiedades del estado líquido saturado a la temperatura dada. Esto implica que los datos del líquido comprimido dependen más de la temperatura que de la presión.

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Considere un dispositivo de cilindro embolo que contiene agua líquida a 20°C y 1 atm de presión. En estas condiciones el agua existe en fase liquida y se denomina liquido comprimido, 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 aumentara su volumen especifico y debido a esta expansión el embolo sube ligeramente.

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La presión en el cilindro permanece constante en 1 atm durante este proceso porque depende de la presión barométrica externa y el peso del embolo que son constantes. El agua es un líquido comprado en este estado todavía puesto que no ha comenzado a evaporarse. Conforme se transfiere más calor, la temperatura aumenta hasta alcanzar 100°C, punto en que el agua todavía permanece liquida pero cualquier adición de vapor 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.

Es el estado termodinámico en el cual sólo existe la fase líquida, la cantidad de calor por cada kilogramo de agua que se necesita para

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adicionar 1°C de temperatura corresponde a 4.2 (KJ / Kg.), y que corresponde al calor que agregamos al agua. Se manifiesta en un cambio en la entalpía, no así en sus otras características termodinámicas como son el volumen específico y su presión.

B

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Un líquido subenfriado se determina cuando esta sustancia esta como liquida a una temperatura menor que la temperatura de saturación (T < T saturación) para una presión determinada. En muchos casos es llamado líquido comprimido, por el momento de dilatarse cada uno de los estados.

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Se dice que solo en el estado termodinámico es donde sólo existe la fase líquida.

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Se reconoció que la variación de las propiedades del líquido comprimido se produce debido a la presión es muy ligera, mientras que con la temperatura muestran mayor dependencia.

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https://cv3.sim.ucm.es/wiki/site/curriculo...1/Subenfriamiento.ht ml

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www.slideshare.net/.../sustancias-puras-gases-idealesdiagrama-de-...

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http://u1termood.blogspot.com/2012/04/liquido-comprimidoy-liquido-saturado.html

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http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/gnavascu/TERMOTECN IA_10_11/2_TERMOT_SUSTANCIAS_PURAS_2010_11.pdf

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http://elcondensador.net/media/Sistemas%20mecatronicos%20VI /TABLASTermodinamica.pdf

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http://www.slideshare.net/marilys/sustancias-puras-gasesideales-diagrama-de-propiedades#btnNext

*Libro: Fundamentos de termodinámica técnica Escrito por M.J Moran, Howard N. Shapiro

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LIQUIDO SUBENFRIADO

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