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Control del vapor

Fundamentos del vapor al vacío

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¿Qué hace que el vapor sea expulsado con tanta fuerza?

Comúnmente se piensa en el vapor que sale expulsado enérgicamente cuando se abre una válvula y se libera a la atmósfera. También es expulsado de empaquetaduras de válvula y de fugas. ¿Qué significa este fenómeno? La respuesta es simple: el vapor tiene una presión más alta que la presión atmosférica.

蒸気と言えば、バルブを開けて大気へ放出させると勢いよく吹き出すイメージがあります。

Entonces, ¿la presión del vapor es siempre más alta que la presión atmosférica? En realidad, no. Es posible generar y utilizar vapor por debajo de la presión atmosférica: el vapor al vacío.

Se sabe que el agua tiene un menor punto de ebullición a mayores altitudes. En otras palabras, a presiones inferiores, el agua hierve a menor temperatura. En cambio, el vapor generado a presiones inferiores a la presión atmosférica tendrá una temperatura inferior a 100 °C.

Vapor saturado de baja temperatura (vapor al vacío)

Consultando la tabla de vapor saturado, podemos observar que la presión del vapor saturado a 100 °C es de 101.42 kPa, lo cual está cerca de la presión atmosférica. La tabla de vapor también muestra datos para el vapor a temperaturas inferiores a 100 °C.

Tabla de Vapor Saturado Basada en Temperatura

TEMP. PRESIÓN
(MANOMÉTRICA)		 VOLUMEN ESPECÍFICO ENTALPÍA ESPECÍFICA
°C kPaG m3/kg kJ/kg
T P Vf Vg Hf Hfg Hg
60 -80.05 0.00101711 7.667 251.2 2609 2358
70 -68.8 0.00102276 5.039 293.1 2626 2333
80 -52.58 0.00102904 3.405 334.9 2643 2308
90 -29.82 0.00103594 2.359 376.9 2659 2282
100 0.093 0.0010435 1.672 419.1 2256 2676
110 42.051 0.0010516 1.209 461.4 2230 2691
120 97.340 0.0010603 0.8913 503.8 2202 2706
130 168.93 0.0010697 0.6681 546.4 2174 2720
140 260.18 0.0010798 0.5085 589.2 2144 2733
150 374.78 0.0010905 0.39250 632.3 2114 2746
 

Vapor por debajo de los 100 °C

El vapor saturado a temperaturas inferiores a 100 °C tiene una presión inferior a la presión atmosférica, aproximadamente 101.42 kPa. Si bien no se conoce ni se utiliza mucho, el vapor al vacío sí existe y se destaca en ciertas aplicaciones de calentamiento, como analizaremos más adelante.

¿Cómo crear vapor al vacío?

Dado que el vapor saturado con una temperatura inferior a 100 °C solo puede existir en un estado al vacío inferior a la presión atmosférica, es necesario comenzar despresurizando el sistema de vapor en sí —desde tuberías, intercambiador de calor, trampa de vapor y sistema de recuperación de condensado— por debajo de la presión atmosférica.

Hay varias maneras de generar vacío, pero la más común es utilizar una bomba eléctrica de vacío.

There are several ways to generate vacuum, but electric vacuum pumps are commonly used in vacuum steam systems.

Características del vapor al vacío

El vapor al vacío requiere cierto trabajo extra y el uso de equipos, pero cuando está saturado, ofrece las mismas ventajas que el vapor saturado por encima de la presión atmosférica. En otras palabras:

  • Calentamiento uniforme y rápido a través de la transferencia de calor latente: Mejoramiento en la calidad del producto y productividad.
  • La presión puede controlar la temperatura: La temperatura se puede establecer rápidamente y con precisión
  • Elevado coeficiente de transmisión térmica: Menor área de superficie de transmisión térmica requerida, lo que permite una reducción en el costo inicial del equipo

El vapor es un medio de calentamiento excelente, incluso a bajas temperaturas.

¿Necesita ayuda para lograr un calentamiento uniforme y rápido por debajo de 100 °C ?