Entonces ponemos una bombona de R134a al sol, en un ambiente de 20ºC, si medimos el líquido de la bombona con un termómetro digital, vamos a ver que el termómetro nos muestra igualmente esos 20ºC.
Los vapores que se encuentran en la botella están a la misma temperatura, se dicen vapores saturados.
Si cambiamos esa botella para un local donde esté a 30ºC, vamos a notar que después de algunas horas el líquido se encuentra a 30ºC y los vapores saturados también.
Si colocamos un manómetro en la botella vamos a tener 6,7 bares de presión relativa o manométrica en la botella.
Cambiamos nuevamente la bombona pero ahora para un local donde esté a 10ºC...
Notamos que el vapor de la botella y el líquido al final de algunas horas su temperatura es de 10ºC y la presión en el manómetro es ahora de 3,15 bares manométricos o relativos.
Vemos que a cada presión, corresponde su temperatura y viceversa. Esto va a pasar siempre mientras haya una gota de líquido en la botella; esa es la condición de su comportamiento.
Cada vez que la temperatura aumenta, hay un aumento de evaporación por encima del líquido, y como consecuencia un aumento de presión. Pasa lo mismo si es al revés.
Este aumento y disminución de presión en relación a la temperatura ocurre mientras haya por lo menos una gota de líquido. Cuando ya no haya líquido en la botella, la presión se estabiliza, incluso si aumentamos la temperatura.
Cuando el refrigerante se evapora totalmente, crea dentro del circuito una presión que se estabiliza porque no hay más líquido. Así, la relación presión/temperatura es cierta solo si queda una molécula de líquido.
Cada fluido tiene su relación presión/temperatura.
...
La siguiente figura muestra la relación presión/temperatura para 3 gases distintos.
Tomamos nota de que la escala está en bares absolutos.
Como vemos, para el R22 a 20ºC obtenemos una presión de 9,1 bares absolutos, es decir, 8,1 manométricos, mientras que para el R134a a la misma temperatura de 20ºC obtenemos una presión de 5,5 bares absolutos, o sea 4,5 manométricos.
¿Cómo se obtiene la evaporación?
La evaporación es obtenida por el aumento de presión. Para aumentar la temperatura de un líquido, hay que darle energía (en forma de calor). El potencial energético del líquido aumenta al mismo tiempo que la temperatura.
Si la energía potencial del líquido llega a ser superior a la del vapor, gotitas de líquido suben en forma de vapor y se produce la evaporación. Esta evaporación hace aumentar la cantidad de vapor por encima del líquido. La energía (o la presión) de estos vapores acaba por alcanzar un potencial equivalente al del líquido, lo que detiene su evaporación.
Del mismo modo, cuando enfriamos el líquido, éste pierde energía, y es la energía potencial del vapor la que llega a ser preponderante. Una parte del vapor va a condensarse entonces para restablecer el equilibrio.
Conclusión:
Los cambios de estado, evaporación y condensación, solo se realizan si hay desequilibrio de energía entre el líquido y el vapor reinante en la superficie.
Si abrimos una válvula de la botella, el vapor sale y se forma un desequilibrio también. Miramos en el manómetro que la presión baja. Si cerramos nuevamente la válvula, las presiones se estabilizan nuevamente.
Si provocamos una pequeña fuga, vamos a notar que la temperatura del líquido baja. Supongamos que baja hasta -10ºC.
Ahora miramos el manómetro, y vamos a notar que tenemos una presión correspondiente a los -10ºC. Por ejemplo, para el R134a será de 1 bar manométrico.
Si seguimos con la válvula abierta, la temperatura del líquido se estabiliza a -15ºC y la presión baja a 0,64 bares manométricos.
Observamos una escarcha bajo la bombona en la zona donde se encuentra el líquido.
Aumentamos un poco más la fuga provocada por la válvula, vemos que la temperatura baja todavía más hasta que se estabiliza en los -20ºC, la presión es de 0,33 bares manométricos.
Al aumentar la fuga, más gas sale de la bombona, pero para producir este vapor más líquido tiene que evaporarse.
El líquido, para ser evaporado, necesita calor, que lo toma de sí mismo y del aire que lo rodea.
Así que, si aumentamos la fuga, la temperatura del líquido se disminuye. Esta temperatura más baja provoca evidentemente más escarcha en la bombona.
Si cerramos el escape, tenemos el fenómeno inversamente de lo descrito.
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