Principios básicos del vapor en la industria

Comencemos definiendo al vapor, que es el cambio en el estado físico, que sufre algún liquido al someterse a un aumento de su temperatura hasta lograr el punto de ebullición y transformar su materia de estado líquido a estado gaseoso.

Para la generación de vapor a mayor escala dentro de un proceso industrial se requiere de un sistema especializado que sea capaz de almacenar la cantidad de líquido suficiente para cubrir las necesidades de vapor de manera continua, una fuente de calor que logre aumentar la temperatura del líquido hasta su punto de evaporación, una superficie que tenga la capacidad de transferir el calor al líquido, y un sitio para almacenar el vapor generado a una presión constante, todo esto de manera simultánea para un correcto funcionamiento.

TIPOS DE VAPOR:

El proceso realizado para la obtención del vapor es el mismo, tanto en un recipiente metálico colocado en una estufa como en un generador de vapor industrial, sin embargo, no todo el vapor obtenido es igual y las propiedades del mismo varían dependiendo de factores como la presión o la temperatura a la que está sometido.
En los sistemas de generadores de vapor se pueden encontrar 3 tipos principales de vapor los cuales son los siguientes:

• Vapor húmedo
• Vapor saturado
• Vapor sobrecalentado

VAPOR HÚMEDO

Esta es la forma más común de vapor que se puede experimentar en plantas, ya que, cuando el vapor se genera dentro de una caldera, generalmente contiene humedad proveniente de las partículas de agua que no se vaporizaron las cuales son arrastradas hacia la línea de distribución, lo cual, en algunos procesos puede ser perjudicial y deben ser eliminadas o separadas de la línea principal de vapor.

VAPOR SATURADO

El vapor saturado se presenta en ambientes donde la presión y temperaturas en las cuales el vapor (gas) y el agua (liquido) pueden coexistir juntos. En otras palabras, esto ocurre cuando el rango de vaporización del agua es igual al rango de condensación. El vapor saturado tiene ciertas propiedades que hacen que sea una efectiva fuente de calor, especialmente a temperaturas de 100 °C (212 °F) y más elevadas aun, estas mismas características hacen que el vapor saturado tenga algunas ventajas para el uso y aprovechamiento:

PROPIEDAD – VENTAJA:

  • La presión de trabajo puede controlar la temperatura – Controlando la presión se puede establecer de manera precisa la temperatura.
  • Elevado coeficiente de transferencia de calor – El área de transferencia de calor es menor, por lo cual el costo inicial del equipo es menor.
  • Calentamiento rápido y equilibrado – La calidad y productividad del equipo es de mejor calidad
  • Se origina del agua – Limpio, seguro y de bajo costo

VAPOR SOBRECALENTADO

El vapor sobrecalentado es producto del sobrecalentamiento del vapor saturado para alcanzar un punto mayor al de saturación. Esto quiere decir que es un vapor que contiene una temperatura mucho más alta que del vapor saturado y menor densidad en una misma presión de trabajo. Este tipo de vapor tiene la finalidad principalmente de generar movimiento o impulso, su uso común puede verse en turbinas y no es usado en aplicaciones donde se requiera transferencia de calor.

VENTAJAS DE USAR VAPOR SOBRECALENTADO PARA EL MOVIMIENTO DE TURBINAS

Cuando se utiliza para el suministro o la descarga de vapor es sumamente ventajoso debido a que el condensado no se genera en el equipo que se desea impulsar y esto a su vez minimiza los riesgos de daños ocasionados por la erosión en las turbinas de manera interna. Otra ventaja que se puede tener es el mantenimiento de un ambiente seco el cual mejora el rendimiento de los equipos al no existir condensado en ninguna parte del proceso.

DESVENTAJAS DE USAR VAPOR SOBRECALENTADO PARA LA TRANSFERENCIA DE CALOR
(PROPIEDAD – DESVENTAJA)

  • Bajo coeficiente de transferencia de calor – Reduce la productividad y se requiere de una mayor área para la transferencia de calor.
  • Temperatura variable a una presión constante – Se requiere mantener una velocidad muy elevada para que la temperatura sea constante.
  • La temperatura de salida puede ser extremadamente elevada – Se necesitan materiales más fuertes para la construcción del equipo lo cual incrementaría de manera significativa el costo del proyecto.
  • Por todas estas desventajas y propiedades del vapor sobrecalentado, se prefiere al vapor saturado como medio de calentamiento en intercambiadores de calor.

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