Diagrama de Mollier

El diagrama de Mollier es una representación de las propiedades del agua y vapor de agua. Se usa un sistema principal de coordenadas H-S (Entalpía-Entropía).

Aspectos Generales del Diagrama :


En el diagrama la línea de saturación (borde de la campana de cambio de fase) es una línea de importancia. Separa la zona de líquido saturado de la zona de vapor sobrecalentado. Dentro de la campana de cambio de fase las isóbaras se confunden con las isotermas. Es decir si la condensación es a presión constante, también será a temperatura constante. Una propiedad importante de estas líneas de condensación es que son rectas.

El punto de origen del diagrama de Mollier (coordenadas 0) es a 1 atm. de presión y 0ºC de temperatura. Allí se fija a la entropía y entalpía con valor 0.

Los diagramas de Mollier usuales solo representan una porción del espacio completo H-S. Esta representación se limita a las temperaturas y presiones más usuales y en general se excluye la zona de líquido saturado o subsaturado.


Uso práctico del Diagrama


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.

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:


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.