Principios del Sobrecalentamiento
Para cualquier otro fluido diferente al agua, el comportamiento es similar, sólo que los cambios se llevan a cabo en un rango de temperaturas distinto. En la figura 6.4, se muestran los cambios que se llevan a cabo cuando se aplica calor al refrigerante 12. Como ya sabemos, la temperatura de ebullición del R-12, a la presión atmosférica, es de -30 °C. De manera similar que al agua, cuando todo el líquido se ha evaporado, cualquier cantidad de calor adicional, aumentará la temperatura del vapor por arriba de la de saturación, sobrecalentándolo.
Como podemos ver en la figura 6.4, para aumentar la temperatura de un kilogramo de R-12 líquido desde -40 °C hasta -30 °C, su temperatura de ebullición, se requieren aproximadamente 3.9 kilocalorías. Para evaporar todo el kilogramo de R-12 se requerirán 39.4 kilocalorías más, lo que sería el calor latente de evaporación. Si el vapor formado se sigue calentando, el calor agregado sería calor sensible y sólo serviría para sobrecalentar el vapor. Así, si se eleva la temperatura del vapor hasta -25 °C, tendrá un sobrecalentamiento de (-30)-(-25), es decir, 5 °C.
En conclusión, el sobrecalentamiento no es solamente una temperatura, es una diferencia de temperaturas. Su valor es igual a los grados de temperatura que el vapor tiene por arriba de la temperatura de saturación.
En la práctica real, los refrigerantes no se trabajan a la presión atmosférica, por lo que el ejemplo anterior, es solamente para ilustrar el principio del sobrecalentamiento. También hay que recordar que las relaciones entre la presión y la temperatura para un líquido, son directamente proporcionales; es decir, al aumentar la presión aumenta la temperatura y viceversa. Cuando a un líquido se le reduce su presión, disminuye su punto de ebullición, y para evaporarlo, se requiere más calor. Por el contrario, cuando se aumenta la presión sobre el líquido, aumenta su temperatura de ebullición. En cada uno de estos puntos, tanto el líquido como el vapor, están en una condición de saturación.
Si estas relaciones de presión-temperatura se grafican, al unir los puntos se obtienen las curvas de saturación. En la gráfica de la figura 6.5, se muestran las temperaturas de ebullición del R-22 a diferentes presiones. El eje horizontal representa la temperatura en °C, y el eje vertical representa la presión tanto en psig y pulgadas de mercurio, como en kiloPascales (kPa). Nótese cómo cambia la temperatura de saturación cuando cambia la presión; al aumentar la presión, se requiere mayor temperatura para hervir el refrigerante. Por ejemplo, a una presión de 600 kPa (72.3 psig) el R-22 hierve a 6 °C, y a una presión de 200 kPa (14.3 psig) hierve a -25 °C.
Puesto que cada refrigerante tiene sus propias características de presión-temperatura, al graficarlas se obtendrán curvas diferentes