UNIDAD - VAPORIZACIÓN

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VAPORIZACIÓN
CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN:
Vaporización en el diagrama P-v
 Título de un vapor
Definición de estados
 Tablas de vapor
Vaporización en diagrama T-S
Diagramas de Mollier P-h para refrigerantes 
TERMODINÁMICA
Thomas Andrews (1813-1886)
Fue un químico y físico Irlandés 
que hizo un trabajo importante 
en las transiciones de fase entre 
gases y líquidos.
Fue un profesor de química 
durante mucho tiempo en la 
Universidad de Queens de Belfast
TERMODINÁMICA
Vaporización
Para agua a P0 = 1 atm  ts = 99,1°C (de tabla)
A B
C
T (°C)
q (Kcal/kg)
ts= 99,1°C
Q1
Q3
Q2
0 °C
q r 𝞼
q: Calor específico de calentamiento del 
líquido (Calor sensible)
r: Calor específico latente de vaporización
𝞼: Calor específico de calentamiento del 
vapor (Calor sensible)tSOBRECALENTAMIENTO
TERMODINÁMICA
Vaporización en el diagrama P-V (Clapeyron)
La temperatura de saturación (temperatura de cambio de estado liquido - vapor) es función de la presión. Es decir, 
la temperatura de cambio de estado depende de la presión.
P
v
Pi
vi
Ai
ts
Líquido Saturado (L.S.)
L.S: Líquido en el cual 
comienza la 
vaporización
TERMODINÁMICA
Vaporización en el Diagrama P-V
Si aumentamos la presión y consideramos 
cada punto sobre la curva de condensación 
obtendremos lo siguiente:
P
v
P2
v2
A2
t2
<<<
P1
v1
A1
t1
P3
v3
A3
t3
B3
B2
B1
Curva de condensación 
(Curva límite inferior 
de Andrews)
Curva de vaporización 
(Curva límite superior 
de Andrews)
P y T (ctes)
L.S. + V.S. = V.H.
K
tk
Pk
L.C.
V.SC.
GAS
L.S: Líquido Saturado
L.C: Líquido Comprimido
V.SC: Vapor Sobre-Calentado
V.S.S: Vapor Saturado Seco
V.H: Vapor Húmedo
K: Punto Crítico
Pk: Presión Crítica
Tk: Temperatura Crítica
TERMODINÁMICA
En el punto Crítico no hay calor latente de 
vaporización, es decir, el cambio de estado se produce 
de manera instantánea.
Para el caso del Vapor de agua 
Pk = 225,65 atm & tk = 374,15°C
Líquido Comprimido: Es un líquido que está a una presión superior a la presión correspondiente a la 
temperatura a la cual se encuentra.
Líquido Sub-enfriado: Es un líquido que está a una temperatura inferior a la temperatura 
correspondiente de saturación a la presión a la cual se encuentra.
Líquido Comprimido o Sub-enfriado
Punto Crítico
TERMODINÁMICA
P
v
<<<Pi
C
P y T (ctes)
L.S. + V.S. = V.H.
K
tk
Pk
tsi0°C
DBA
(v´; h´; s´; u´)
(v´´; h´´; s´´; u´´)
Dxv0 𝛥v0 ux
u
vx
v0 = Volumen específico del líquido a 0°C
𝛥v0 = Aumento de volumen del líquido 
al recibir calor
ux = Aumento de volumen 
correspondiente a un vapor húmedo
v´ = v0 + 𝛥v0 = Volumen específico del 
líquido saturado a tsi
u = Aumento de volumen 
correspondiente al V.S.S.
vx = Volumen específico del V.H. a tsi
vx = v0 + 𝛥v0 + ux
v´´ = Volumen específico del V.S.S. a tsi
v´´ = v0 + 𝛥v0 + u
Vaporización en el diagrama P-V
(vX; hX; sX; uX)
Curvas de 
Título (X) cte.
0,2 0,4 0,6 0,8
TERMODINÁMICA
Título de un Vapor (X)
1er Definición: Es la relación entre la masa de vapor y 
la masa de la mezcla líquido – vapor.
𝑋 = 
𝑚 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
𝑚 𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 + 𝑚 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
2da Definición: El título es la relación entre el aumento 
del volumen correspondiente al V.H. dividido el 
aumento de volumen correspondiente al V.S.S.
𝑋 = 
𝑢𝑥
𝑢
De la figura anterior podemos observar que:
ux = vx – v´
u = v´´ – v´
De modo que:
 ´
´´ ´
= ´
´´ ´
= ´
´´ ´
= ´
´´ ´ 
TERMODINÁMICATablas de vapor
t T P v´ v´´ 𝜌´´ h´ h´´ r s´ s´´
°C K Kgf/cm2 m3/kg m3/kg Kg/m3 Kcal/kg Kcal/kg Kcal/kg Kcal/kgK Kcal/kgK
Tabla 1
Tabla 2
P t v´ v´´ 𝜌´´ h´ h´´ r s´ s´´
Kgf/cm2 °C m3/kg m3/kg Kg/m3 Kcal/kg Kcal/kg Kcal/kg Kcal/kgK Kcal/kgK
TERMODINÁMICATablas de vapor
v´´ (…) h´´ (…) s´´ (…) v´´ (…) h´´ (…) s´´ (…) v´´ (…) h´´ (…) s´´ (…)
°C v h s v h s v h s
20
40
60
80
90
100
110
120
130
140
150
160
t
P = (…….) P = (…….) P = (…….)
Líquido 
Comprimido
Vapor
Sobre-Calentado
Tabla 3
Regla de fases de Gibbs
L = C – F + 2
L = Grados de libertad
C = Componentes
F = Fases
Vaporización en el Diagrama T-S (Campana de Andrews)
TERMODINÁMICADefinición de estados
Hay dos opciones
1) Por Tablas
2) Por cálculo (De Clausius)
De calorimetría y para una masa unitaria m=1
(para líquido)
𝑑𝑆 =
δ𝑄
𝑇
δ𝑄 = 𝑐. 𝑑𝑇
𝑑𝑆 =
𝑐. 𝑑𝑇 
𝑇
𝑑𝑆 = 𝑐
𝑑𝑇
𝑇
𝑠´ = 𝑐. ln
𝑇
273
Curva límite inferior de Andrews
Sabemos que (r) es el calor latente de vaporización
Por tanto, podemos obtener la curva límite superior:
𝑟 = ℎ´´ − ℎ´
𝑠´´ = 𝑠´ +
𝑟
𝑇
Curva límite superior de Andrews
Diagrama de Mollier P-h – (Aplicación en Ciclos Frigoríficos)