Definiendo los Dos Tipos de Calor
Para dominar el ciclo de refrigeración, un técnico debe distinguir dos formas fundamentales de transferencia de calor:
| Concepto |
Calor Sensible
[Termómetro] |
Calor Latente
[Cambio de Estado] |
|---|---|---|
| Definición | Es el calor que provoca un cambio de temperatura en una sustancia sin producir un cambio de estado físico. | Es la energía transferida asociada a un cambio de fase. Para una sustancia pura, a presión constante y en condiciones de equilibrio, el cambio de fase ocurre a temperatura constante. |
| ¿Se nota en el termómetro? | Sí. El termómetro registra el aumento o disminución de la temperatura. | No durante el cambio de fase. En una sustancia pura, a presión constante y en equilibrio, la temperatura permanece constante mientras continúa la transformación. |
| Efecto molecular | Se relaciona con cambios en la energía interna de la sustancia, asociados al movimiento y a las interacciones microscópicas de sus partículas. | La energía transferida modifica las interacciones intermoleculares asociadas al cambio de fase. No es simplemente romper o unir enlaces químicos. |
El Comportamiento del Calor Antes, Durante y Después del Cambio de Fase
El refrigerante entra al serpentín como una mezcla de líquido y vapor a baja presión. A medida que circula, absorbe calor del medio que se desea enfriar. Durante la región de evaporación, el refrigerante absorbe calor y una parte del líquido se transforma progresivamente en vapor. Para una sustancia pura a presión constante y en condiciones de equilibrio, la temperatura permanece en la temperatura de saturación mientras ocurre el cambio de fase. En un sistema real pueden existir variaciones de presión y temperatura a lo largo del evaporador.
El compresor descarga vapor a alta presión y alta temperatura hacia el condensador. El medio de enfriamiento, como el aire exterior, extrae calor del refrigerante. Al rechazar calor, el refrigerante puede pasar progresivamente de vapor a líquido durante la condensación. Para una sustancia pura a presión constante y en condiciones de equilibrio, la temperatura permanece en la temperatura de saturación mientras ocurre el cambio de fase.
La Relación Crítica con los Términos Técnicos
Los conceptos de calor sensible, calor latente y cambio de fase ayudan a comprender la saturación, el sobrecalentamiento y el subenfriamiento, conceptos que se evalúan mediante la relación entre presión y temperatura:
- Saturación: Es la condición en la que una sustancia se encuentra en equilibrio de fase a una presión y temperatura determinadas. En la región de mezcla líquido-vapor de una sustancia pura, presión y temperatura están relacionadas por la condición de saturación y pueden consultarse mediante una tabla P-T.
- Sobrecalentamiento: Una vez que el refrigerante ha completado la evaporación y se encuentra como vapor, un aporte adicional de calor sensible eleva su temperatura por encima de la temperatura de saturación correspondiente a su presión. El sobrecalentamiento se calcula como la diferencia entre la temperatura medida del vapor y la temperatura de saturación.
- Subenfriamiento: Una vez completada la condensación y obtenido líquido, una extracción adicional de calor puede reducir su temperatura por debajo de la temperatura de saturación. Se calcula como la diferencia entre la temperatura de saturación y la temperatura medida del líquido. Puede ayudar a mantener líquido a la entrada del dispositivo de expansión.
🔍 Ejemplo de Campo: El viaje del refrigerante dentro de un Evaporador
Imagina un equipo con R-410A operando con una presión de succión determinada. A partir de esa presión puede obtenerse la temperatura de saturación correspondiente mediante la tabla P-T del refrigerante: