¿Qué es el flujo de dos fases?

Un flujo de dos fases es un proceso en el cual un fluido cambia de una fase a otra, generalmente de gas a líquido o de líquido a gas. Este proceso se usa comúnmente como mecanismo de transferencia de calor. Se encuentra comúnmente en unidades de refrigeración, sistemas de aire acondicionado, bombas de calor u otros sistemas de clima controlado.

Una fase es un cambio en el estado físico de un material. Por ejemplo, el agua tiene tres estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Como ilustración, cuando un material se transforma de sólido a líquido o de gas a líquido, este cambio se llama fase. Durante un cambio de fase, se transfiere energía. Esta energía ayuda a iniciar el cambio de fase o se libera durante la fase de cambio.

Para un flujo de dos fases, solo se consideran dos de estas fases, generalmente un líquido y un gas. Por ejemplo, un líquido refrigerante típico generalmente cambiará a gas de líquido cuando se comprime y de líquido a gas cuando se expande. El método principal de transferencia de energía durante este flujo de dos fases suele ser con energía térmica.

Este fluido de flujo de dos fases, o refrigerante, se elige específicamente según las condiciones de funcionamiento de un sistema dado. La clave para seleccionar un fluido de dos fases es considerar la compresibilidad del fluido como gas y la capacidad de absorción de calor como fluido. Además, este fluido debe tener la capacidad de cambiar de fase a presiones operativas específicas dentro de un sistema cerrado.

Una unidad de aire acondicionado típica, por ejemplo, contiene una bomba de compresor, una válvula de expansión y dos juegos de bobinas de transferencia de calor. Todos estos componentes trabajan juntos moviendo un fluido de cambio de fase a través del sistema. El flujo típico de dos fases para un sistema de líquido / gas consiste en un proceso de cuatro pasos.

Un gas refrigerante se comprime primero mediante una bomba, durante la cual el gas se transforma en un líquido en fase. El líquido luego fluye hacia la primera bobina de transferencia de calor y libera su energía térmica. El fluido presurizado es luego expulsado a través de la válvula de expansión y dentro de las bobinas de enfriamiento de baja presión. A medida que el fluido sale de la válvula, nuevamente cambia de fase, de líquido a gas, por la absorción de energía térmica.

Algunos sistemas de dos fases, cuando están equipados con válvulas e interruptores especiales, pueden funcionar en reversa. Un sistema reversible familiar es una bomba de calor. En los meses más cálidos, el sistema enfría el interior de una vivienda, y en los meses más fríos, el sistema se invierte y proporciona calor.