Tanto o vapor como a água quente são comumente empregados como meios de aquecimento em aplicações industriais. Eles podem parecer diferentes, mas na verdade ambos são água. Portanto, como se deve utilizar essas duas fontes de calor de maneira diferente?

À pressão atmosférica, o ponto de ebulição da água é de 100 °C. Para utilizar a água líquida em temperaturas acima de 100 °C, você deve aplicar continuamente uma pressão acima do nível de saturação no sistema.

Por outro lado, como a temperatura de saturação do vapor à pressão atmosférica é de 100 °C, não é possível criar um vapor saturado abaixo de 100 °C simplesmente reduzindo sua pressão com uma válvula redutora de pressão.É necessária uma bomba de vácuo para controlar o vapor com precisão abaixo de 100 °C.

Por esse motivo, na maioria dos casos, a água quente é empregada para aquecer abaixo de 100 °C o vapor é empregado para aquecer acima de 100 °C.

Daqui em diante, iremos nos referir ao vapor saturado simplesmente como vapor. Como um meio de aquecimento, o vapor oferece as seguintes vantagens:

• Ele transfere calor através de condensação. Ao se condensar, ele libera uma grande quantidade de calor latente.
• Ela se condensa a uma temperatura constante (temperatura de saturação).

Por esses dois motivos, o vapor se aquece mais rapidamente e de maneira mais uniforme em comparação com a água quente.

Os sistemas de aquecimento a vapor a vácuo foram desenvolvidos de forma que as vantagens do vapor saturado possam ser utilizadas para aquecimento inferior a 100 °C. Em contraste, a água quente transfere calor sensível através de convecção. Neste processo, a água quente transfere seu calor para o produto e sua própria temperatura baixa.

Portanto, o aquecimento a água quente é menos uniforme e transfere calor mais lentamente em comparação com o aquecimento a vapor.

Com o advento dos sistemas de aquecimento a vapor a vácuo, o aquecimento do vapor tornou-se possível mesmo abaixo de 100 °C. Ainda há algum mérito no aquecimento a água quente, que é inferior ao aquecimento a vapor em termos de uniformidade e taxa de transferência de calor?

Argumentamos que há. O aquecimento a água quente tem características que diferem do aquecimento a vapor. Há alguns processos de aquecimento nos quais o próprio produto gera calor (por exemplo, através de uma reação exotérmica) e torna-se mais quente do que o meio de aquecimento. Se este calor adicional não for eliminado adequadamente, a temperatura global pode aumentar demasiadamente e o produto pode ser arruinado.

Para prevenir isto, o calor em excesso precisa ser eliminado e o produto deve ser esfriado de maneira adequada. A água quente é uma ferramenta poderosa neste caso. A água quente pode ser empregada como um meio para esfriar produtos. Em processos de resfriamento, a água quente absorve o calor do produto novamente através de convecção. Ela coleta este calor com a mesma eficácia de transferência de calor que quando o transmite nos processos de aquecimento.

Tais processos empregam a convecção forçada, um método de transferência de calor no qual a água quente é constantemente passada através da superfície de transferência de calor. Através da convecção forçada, a água absorve o calor do produto, tornando possível esfriar o sistema mediante a transferência de calor para o exterior.

O que aconteceria se o vapor fosse empregado em uma aplicação de resfriamento? Como com a água quente, quando o vapor é mais frio do que o produto, ele absorve uma parte do calor do produto à medida que se move através da superfície de transferência de calor.

Quando o vapor é empregado em um processo de aquecimento, ele se condensa depois de perder seu calor, permitindo que um novo vapor entre na câmara. Porém, quando o próprio calor é aquecido, ele não se condensa e, portanto, um novo vapor não pode fluir para a câmara. Além disso, como um purgador de vapor impede o fluxo de vapor para fora do equipamento, o vapor não pode remover suficiente calor do produto para esfriá-lo.

Um outro motivo pelo qual o vapor não é adequado para processos de resfriamento indireto é que a sua capacidade de calor é menor do que a da água quente.

Por exemplo, para humanos adultos, que normalmente têm uma temperatura corporal por volta de 36,5 °C, ficar ao ar livre a uma temperatura de 30 °C parece quente, mas ficar sob a água de um chuveiro de 30 °C pode lhe dar uma sensação de arrepio. Mesmo na mesma temperatura, o ar (um gás como vapor) irá absorver menos calor do corpo humano do que a água, devido à sua menor eficácia de transferência de calor.

• Aquecimento a vapor: Transferência de calor rápida e uniforme, útil em processos de aquecimento
• Aquecimento a água quente: Capaz tanto de aquecimento como de resfriamento, vantajoso nos processos de aquecimento que envolvem resfriamento

Mantenha estas diferenças em mente ao escolher o aquecimento com vapor ou com água quente.

Quando se trata de processos de resfriamento, porém, existe um outro método que deve ser considerado como uma alternativa à água quente: o resfriamento a vapor a vácuo. Iremos discutir o resfriamento a vapor a vácuo com mais detalhes neste artigo.