TEMA 15. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA | 15.5. EL DIAGRAMA DE MOLLIER

Описание: El Diagrama de Mollier para el Vapor de Agua: Un Mapa Energético del Vapor
El diagrama de Mollier, también conocido como diagrama entalpía-entropía (h−s), es una representación gráfica muy valiosa de las propiedades termodinámicas del vapor de agua. Fue desarrollado por Richard Mollier y es una herramienta indispensable para ingenieros y científicos que trabajan con ciclos de vapor, como el ciclo de Rankine.

Imagina que es un "mapa" donde cada punto representa un estado específico del vapor de agua (o agua) y te permite visualizar rápidamente cómo cambian sus propiedades al variar la temperatura, la presión o la energía.

¿Qué se representa en el diagrama?
El diagrama de Mollier tiene en sus ejes principales:

Eje vertical (y): Entalpía (h): Esta es una medida de la energía total del vapor (o agua). Es la energía interna del sistema más la energía de presión-volumen. Es crucial porque representa la energía que se puede extraer o añadir al sistema.
Eje horizontal (x): Entropía (s): Esta es una medida del desorden o la aleatoriedad de las moléculas del vapor. También nos indica la dirección de los procesos espontáneos.
Dentro del diagrama, encontrarás una serie de líneas y regiones que representan diferentes propiedades y estados del agua y el vapor:

Región del líquido subenfriado: Esta es la zona donde el agua está en estado líquido, pero su temperatura es inferior a la de ebullición para la presión dada. Generalmente, está a la izquierda de la "curva de líquido saturado".
Región de mezcla líquido-vapor (domo): Es la zona más característica, con forma de "domo" o campana. Dentro de ella, el agua y el vapor coexisten en equilibrio. Dentro del domo, hay líneas de calidad constante, que indican el porcentaje de vapor en la mezcla (por ejemplo, 90% de vapor, 10% de líquido).
La línea izquierda del domo se llama curva de líquido saturado: representa el punto en el que el agua comienza a hervir a una presión y temperatura dadas.
La línea derecha del domo se llama curva de vapor saturado: representa el punto en el que todo el líquido se ha convertido en vapor a una presión y temperatura dadas.
El punto más alto del domo es el punto crítico, por encima del cual no hay distinción clara entre líquido y vapor.
Región del vapor sobrecalentado: A la derecha del domo, el vapor está a una temperatura superior a la de ebullición para su presión. Es la zona donde opera la mayor parte de las turbinas en las centrales eléctricas, ya que un vapor más caliente contiene más energía y previene la formación de gotas de agua que podrían dañar la turbina.
Además de estas regiones, el diagrama contiene otras líneas importantes:

Líneas de presión constante (isóbaras): Muestran cómo cambian la entalpía y la entropía a una presión fija. En la región del domo, estas líneas son horizontales (también son isotermas).
Líneas de temperatura constante (isotermas): Muestran cómo cambian la entalpía y la entropía a una temperatura fija. Dentro del domo, coinciden con las isóbaras.
Líneas de volumen específico constante (isocoras): Indican el volumen ocupado por unidad de masa del vapor.
¿Para qué se usa?
El diagrama de Mollier es inmensamente útil porque permite visualizar los procesos termodinámicos (como la expansión en una turbina o el calentamiento en una caldera) y determinar fácilmente las propiedades del vapor en cada etapa, sin necesidad de complejos cálculos o tablas extensas. Por ejemplo, puedes seguir la expansión de vapor en una turbina (un proceso casi isoentrópico, es decir, a entropía constante) moviéndote hacia abajo en el diagrama, y leer directamente la entalpía al final del proceso para calcular el trabajo producido.

En resumen, el diagrama de Mollier es una herramienta gráfica esencial que condensa una gran cantidad de información termodinámica sobre el vapor de agua en un solo lugar, simplificando el análisis y diseño de sistemas energéticos.