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Fundamentos de Vapor
Transferencia de Calor del Vapor
Propiedades básicas del calentamiento con vapor
Cuando se considera desde el punto de vista de ser un medio de transferencia de calor, el vapor tiene propiedades superiores que no ofrecen otros medios de calor. Entre estas propiedades, la dos siguientes son las más destacadas:
- Proporciona calentamiento uniforme
- Proporciona calentamiento rápido
En este artículo, vamos a mirar más de cerca estas propiedades desde el aspecto de la transferencia de calor.
¿Cómo proporciona el vapor calor estable, incluso para calentamiento?
En el caso de vapor saturado, si se conoce la presión de vapor se puede determinar su temperatura. Cuando el vapor saturado se condensa, la presión de vapor cambia instantáneamente dentro del espacio cerrado; este se condensa a la temperatura de saturación y el agua saturada que se forma (condensado) queda a la misma temperatura que el vapor saturado. Esto significa que si la presión en la superficie de transferencia de calor (la chaqueta o espiral interior de los equipos) se mantiene como una constante, el calentamiento continuo será capaz de mantenerse a la misma temperatura en cualquier punto de la superficie de transferencia de calor.
Velocidad de Calentamiento
La cantidad de transferencia de calor se indica por el coeficiente de transferencia de calor (= film coeficiente de transferencia de calor).
Las unidades son [W/m² K].
W = J/sec, por lo que si el intercambio de calor tiene lugar sobre la misma superficie de transferencia de calor y con la misma diferencia de temperatura, la relación de transferencia de calor es mayor y se acorta el tiempo requerido para calentamiento.
Los valores aproximados de la relación de transferencia de calor del agua caliente y del vapor son los siguientes:
- La relación a la cual se tranfiere el calor a la superficie de transferencia de un intercambiador de calor, utilizando agua caliente como fuente de calentamiento, es:
- 1000 — 6000 [W/m² K]
- Por otro lado, La relación a la cual se tranfiere el calor a la superficie de transferencia de un intercambiador de calor, utilizando vapor como fuente de calentamiento, es:
- 6000 - 15000 [W/m² K]
En situaciones reales de calentamiento, el proceso de transferencia de calor al producto que está siendo calentado, será una combinación del mecanismo de transferencia de calor en el interior de las paredes del intercambiador de calor y el mecanismo de transferencia de calor en su superficie de transferencia. Las evaluaciones de los sistemas de calefacción deben utilizar en conjunto el coeficiente de transferencia de calor [W / m² K] para indicar esta combinación. Este coeficiente varía mucho de un intercambiador de calor a otro, pero aún así, el calentamiento con vapor muestra la relación de 1.5 a 2 veces más de capacidad de transferencia de calor, comparada con las del calentamiento con agua caliente.
¿Cómo Proporciona el Vapor Calentamiento Rápido?
Transferencia de Calor desde la Condensación (Vapor)
El secreto, por supuesto, es la transferencia de calor provocada por el proceso de condensación.
El calor latente contenido en el vapor se libera en el instante en que el vapor se condensa hacia la fase líquida. La cantidad de calor latente entregado es de 2 - 5 veces mayor que la cantidad de calor sensible contenido en el agua caliente (agua saturada) después de la condensación. Este calor latente se libera instantáneamente y se transfiere por medio del intercambiador de calor al producto que se está calentando.
Transferencia de Calor por Convección (Agua Caliente y Aceite)
En contraste, el agua caliente y aceite son utilizados en calentamiento por convección, la cual no involucra un cambio de fase. En lugar de eso, el medio de calor reduce su propia temperatura para transferir calor al producto que se está calentando. Algo común en la industria es el uso de convección forzada por medio de un equipo externo, tal como una bomba, para crear un contraflujo en la superficie de transferencia de calor.
