Diagrama de Mollier y el ciclo de refrigeración mecánica

El ciclo de refrigeración por compresión de vapor se constituye por cuatro elementos básicos: compresor, condensador, elementos de expansión y evaporador. Estos, a su vez, dividen el sistema en dos procesos: alta presión (línea de líquido), baja presión (línea de vapor).

Estos procesos pueden analizarse en el diagrama de Mollier, que es único para cada sustancia. En el aire acondicionado el uso del diagrama nos puede ayudar a evaluar las condiciones reales de operación de un sistema, así como evaluar si sólo llega líquido al elemento de expansión (subenfriamiento) y sólo vapor al compresor (sobrecalentamiento). 

La importancia del subenfriamiento y sobrecalentamiento toman relevancia al ser parámetros que aseguran el óptimo funcionamiento del sistema. El subenfriamiento asegura que no habrá escarcha en la línea de alta presión ó que no existirá expansión prematura, así como también ayudará a que el efecto refrigerante sea más amplio. El sobrecalentamiento es de suma importancia ya que asegurará que no regrese líquido al compresor. Un golpe de líquido es capaz de romper, en algunos casos, los componentes mecánicos del compresor y/ó provocar que motor se “amarre” y/ó desprender partículas metálicas hacia el interior del circuito y/ó contaminar el refrigerante y/ó bloquear los dispositivos de expansión y/ó contaminar el aceite y/ó degradar el refrigerante.

Como se puede observar en el diagrama de Mollier se grafican datos de comportamiento del gas refrigerante dentro del sistema de refrigeración. Los datos que podemos determinar con aparatos de medición comunes para los técnicos de refrigeración son las presiones de baja y alta con el manifold, y el subenfriamiento y sobrecalentamiento con un termómetro tomando temperaturas sobre la línea de condensado y de succión respectivamente. Para después compararlas contra las temperaturas de saturación del refrigerante según su tabla de datos.

Por ejemplo, pensemos en un sistema de aire acondicionado convencional. Trabaja con R 22 y el manifold marca en baja 60 psig y en alta 226 psig. Tomamos las temperaturas en la línea de succión, unos 30 cm antes de la válvula de la unidad externa, colocando el termopar a las 4 o 5 o 7 u 8 (como se muestra en la imagen), sobre la tubería y marca 7.6°C, para calcular el sobrecalentamiento. Tomamos la temperatura justo antes del dispositivo de expansión para calcular el subenfriamiento, marcando 47°C.  

Con estos datos entramos en la tabla de presión-temperatura para conocer los valores de saturación del gas. En este caso:

60psig=1.6°C

226psig=43.3°C

Sobrecalentamiento=7.6°C-1.6°C=6°C

Subenfriamiento=47°C-43.3°C=3.7°C

Hay que tener cuidado, si el sobrecalentamiento es menor a la temperatura de saturación de la tabla de refrigerantes es muy probable que esté regresando líquido al compresor. Esto podría provocar la falla prematura del sistema. Si no es atendido con rapidez el compresor dejará de trabajar muy pronto y habrá que sustituirlo.

El sobrecalentamiento y subenfriamiento lo recomienda cada fabricante de equipos.