Calor sensible

¿Qué es el calor sensible?

Para definir calor sensible, primero se debe decir que la transferencia de calor es un proceso que puede ocurrir en cualquier método de refrigeración donde se produce un intercambio de energía. Específicamente, con los sistemas de refrigeración, se trata de la eliminación de calor de una cámara para llevarla a una temperatura adecuada. El propósito de esto depende principalmente de cada sector industrial: puede ser la conservación de alimentos o cualquier otra operación relacionada con el mantenimiento de ciertas condiciones ideales dentro de la cámara.

El calor (Q) se define como la energía en tránsito de un punto a otro dentro de un sistema, y es una variable que solo puede medirse mediante la temperatura. Sin embargo, dentro del concepto de calor, existen dos definiciones distintas: el calor sensible por un lado, y el calor latente por el otro.

¿Qué es el calor sensible?

El calor sensible se puede definir como el calor que una sustancia o cuerpo puede liberar o absorber de otra sin cambios en su estructura que resultarían en un cambio de estado físico. Los cambios de estado físico que no pueden ocurrir incluirían, por tanto, evaporación, condensación o congelación. En referencia a la cantidad de calor liberado o absorbido, esta es una variable relacionada con la presión a la que está sometida la sustancia, y para este propósito el punto de referencia de la temperatura es 0 °C. Si la presión aumenta, el calor sensible también aumenta, y si la presión disminuye, el calor sensible también disminuye.

Cuando se transfiere calor a una sustancia a una temperatura por debajo de su punto de ebullición, la sustancia absorberá calor y, en consecuencia, aumentará su temperatura. Cuando ocurre la ebullición, la temperatura de la sustancia permanece constante; esto significa que el aumento de temperatura se ralentiza, y que cualquier cantidad de calor añadido no aumentará más su temperatura.

Por el contrario, este proceso también ocurre cuando las sustancias se enfrían, cuando un producto se coloca en una cámara de almacenamiento en frío y durante todo el tiempo en que se alcanza su temperatura de congelación. El punto de congelación es un punto de referencia, en el que la sustancia cambia su estado físico de sólido o líquido a congelado. En este sentido, cuando se ha alcanzado el punto de congelación, la cámara actúa extrayendo el calor sensible de la sustancia, ya que no ocurre ningún otro cambio de estado cuando se ha alcanzado el punto de congelación.

El término latente, por otro lado, que proviene del latín, se refiere precisamente a la cualidad «oculta» del calor. De hecho, se refiere específicamente al hecho de que, a pesar de la adición de calor, no se percibe un aumento de temperatura. Ocurre un cambio de estado, que puede ser de líquido a gaseoso, por ejemplo.

Calor sensible según las sustancias

El calor sensible no es el mismo para todas las sustancias. Se puede decir que cada sustancia tiene su propio calor de fusión y de vaporización. Esto se debe a que estas temperaturas están relacionadas con las características específicas de su estructura molecular. Del mismo modo, se requiere un calor latente diferente para cada proceso de cambio de estado. Por lo tanto, existe un calor latente de vaporización, condensación o fusión. Por ejemplo, en el caso del agua, el cambio de sólido a líquido ocurre a 0 °C, para lo cual se requieren 334 J/kg.

Esta es la fórmula para calcular el calor sensible

La fórmula para calcular el calor sensible se presenta a continuación:

Q = m L

En esta ecuación, Q representa el calor, y L es el calor latente de la sustancia. Este calor, como se mencionó, depende del tipo de cambio de fase. La m representa la masa de la sustancia.

Diferencias entre calor sensible y calor latente

Una de las formas más simples de definir la diferencia entre calor sensible y calor latente es la forma en que ocurre la evaporación de una sustancia a una cierta temperatura. El calor latente se define generalmente como el calor producido por una sustancia cuando cambia de estado (por ejemplo, de líquido a gas o de sólido a líquido). Este calor latente, por lo tanto, sería un «calor oculto» que de hecho es responsable del cambio de estado de temperatura. Por ejemplo, cuando el agua alcanza los 100 °C y cambia de un estado líquido a un estado gaseoso y mantiene su temperatura constante. En el caso de los sistemas de refrigeración, las unidades de calor latente aumentan la humedad de una habitación precisamente porque está ocurriendo la evaporación.

El calor sensible, por otro lado, es un cambio de temperatura «corriente». En otras palabras, es cuando una sustancia absorbe calor y pasa, por ejemplo, de 20 °C a 40 °C. Así, el proceso de refrigeración o transferencia de calor es el proceso que ocurre en la mayoría de los sistemas de aire acondicionado o refrigeración.

A su vez, un proceso de transferencia de calor sensible ocurre en cámaras frigoríficas, por lo que siempre se deben utilizar máquinas de compresión de vapor para enfriar una cámara frigorífica. Cuanto más alta sea la temperatura a la que se almacenan los productos en la cámara, mayor será el consumo de la cámara, ya que debe aumentar su «esfuerzo». Por lo tanto, en cámaras frigoríficas es importante monitorear la temperatura a la que se introducen los productos, ya que cuanto más alta sea la temperatura a la que ingresan , más energía se requerirá para enfriarlos en términos de transferencia de calor sensible de la sustancia al ambiente.

Un ejemplo claro de esto se puede ver en el sector alimentario, donde siempre se recomienda enfriar los alimentos antes de colocarlos en un sistema de refrigeración. De hecho, esta es la razón por la cual algunas cosechas se realizan por la noche o por la cual los productos se dejan a la sombra antes de la refrigeración, ya que reduce significativamente el consumo de energía de refrigeración.