El diagrama de Mollier, también conocido como diagrama h–s, es una representación gráfica que muestra la relación entre la entalpía (h) y la entropía (s) de una sustancia, generalmente de un fluido utilizado en sistemas termodinámicos como el vapor de agua, el aire o los refrigerantes. Más que un simple gráfico, este diagrama es una herramienta de análisis que condensa en una sola imagen el comportamiento energético y térmico de un fluido cuando atraviesa diferentes procesos —como expansión, compresión, condensación o evaporación— sin necesidad de recurrir a largas ecuaciones.
En refrigeración se utiliza una variante del Diagrama de Mollier, conocido como p-h (presión-entalpía), más práctico y con cálculo operativo. Los ejes principales son el horizontal (Entalpía) y el vertical (Presión), normalmente en escala logarítmica. Se utiliza principalmente para ciclos frigoríficos, cálculo rápido de potencia frigorífica en el evaporador, trabajo del compresor, COP y es el diagrama práctico por excelencia en HVAC.
A diferencia de un gráfico cartesiano convencional, el diagrama de Mollier integra varias propiedades termodinámicas simultáneamente. En él se pueden leer, además de la entalpía y la entropía, otras magnitudes como la presión, la temperatura, el título del vapor (calidad del vapor húmedo), e incluso el volumen específico. Cada familia de curvas o líneas representa una de estas propiedades, lo que permite identificar el estado exacto de una sustancia con solo dos coordenadas principales: h y s.
Creador del Diagrama de Mollier
Este diagrama recibe su nombre del ingeniero alemán Richard Mollier, quien lo desarrolló a principios del siglo XX para facilitar el estudio del vapor de agua y de los procesos de conversión de energía en turbinas y calderas. Su aporte fue tan significativo que, en 1923, la Asociación Internacional para las Propiedades del Agua y el Vapor (IAPWS) decidió que cualquier gráfico con la entalpía como eje vertical debía denominarse “diagrama de Mollier”.
Su uso
Más allá de su uso técnico, el diagrama de Mollier tiene un valor conceptual importante: permite visualizar de manera intuitiva el intercambio energético entre calor y trabajo en los procesos termodinámicos. Por ejemplo, una expansión en una turbina aparece como una línea descendente (pérdida de entalpía), mientras que la compresión en un compresor se observa como una línea ascendente. De este modo, el diagrama no solo sirve para cálculos prácticos, sino que también ofrece una comprensión visual de la eficiencia y las transformaciones energéticas que ocurren en los sistemas térmicos.
¿Que representa?
En el diagrama p–h:
- Eje vertical → Entalpía (h) [kJ/kg]
- Eje horizontal → Presión (P) [bar]
Sobre estos ejes aparecen:
- Líneas de temperatura constante (isotermas)
- Líneas de presión constante (isóbaras)
- Curva de líquido saturado
- Curva de vapor saturado
- Zona bifásica (mezcla líquido-vapor)
- Zona de vapor sobrecalentado
¿Para qué se utiliza?
En refrigeración
Permite representar el ciclo frigorífico completo:
- Compresión
- Condensación
- Expansión
- Evaporación
Y calcular directamente:
- Potencia frigorífica → q=h1−h4
- Trabajo del compresor → w=h2−h1
- COP del sistema
La gran ventaja es que todas las potencias se obtienen como diferencias de entalpía.
En vapor de agua
Se usa para analizar ciclos de potencia como el ciclo Rankine en centrales térmicas.
En climatización (aire húmedo)
En HVAC muchas veces se llama “Mollier” al diagrama psicrométrico (entalpía frente a humedad específica), aunque técnicamente no es exactamente el mismo tipo de diagrama que el h–s clásico.
¿Por qué es tan importante?
Porque en termodinámica aplicada:
- La energía intercambiada depende de la entalpía.
- Las transformaciones se visualizan claramente.
- Permite analizar rendimiento y pérdidas de forma rápida.
Diagrama Psicométrico
El diagrama psicrométrico es una forma de Diagrama de Mollier y se usa para analizar y representar las propiedades del aire húmedo, como temperatura, humedad y energía.
Sirve principalmente para diseñar y controlar sistemas de aire acondicionado, ventilación y procesos de secado, permitiendo visualizar cómo cambia el aire al calentarse, enfriarse, humidificarse o deshumidificarse.