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Fundamentos do Vapor a Vácuo

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O que faz com que o vapor sobre com tanta força?

O vapor é comumente considerado como um sopro vigoroso quando se abre uma válvula e se libera o vapor para a atmosfera. Ele também é soprado pelas juntas de válvulas e fugas de orifícios. O que significa este fenômeno? A resposta é simples: o vapor tem uma pressão mais alta do que a pressão 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。

Então a pressão do vapor é sempre mais alta do que a pressão atmosférica? Na verdade não. É possível gerar e empregar o vapor abaixo da pressão atmosférica: vapor a vácuo.

É de conhecimento comum que a água tem um ponto de ebulição mais baixo em altitudes mais altas. Em outras palavras, em pressões mais baixas, a água ferve a uma temperatura mais baixa. Por outro lado, o vapor gerado a pressões abaixo da pressão atmosférica terá uma temperatura inferior a 100 °C.

Vapor Saturado de Baixa Temperatura (Vapor a Vácuo)

Referindo-se a uma tabela de vapor saturado, podemos ver que a pressão do vapor saturado a 100 °C é de 101,42 kPa, que é próxima da pressão atmosférica. A tabela de vapor mostra dados para o vapor a temperaturas abaixo de 100 °C.

Tabela de Vapor Saturado Referência de Temperatura

TEMPERATURA PRESSÃO (RELATIVA) VOLUME ESPECÍFICO ENTALPIA 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 abaixo de 100 °C

O vapor saturado a temperaturas abaixo de 100 °C tem uma pressão abaixo da pressão atmosférica, aproximadamente de 101,42 kPa. Embora não seja amplamente conhecido ou utilizado, o vapor a vácuo existe e é excelente em determinadas aplicações de aquecimento, como iremos discutir mais tarde.

Como Criar o Vapor a Vácuo

Como o vapor saturado com uma temperatura abaixo de 100 °C só pode existir em um estado a vácuo abaixo da pressão atmosférica, é necessário iniciar o processo pela despressurização do próprio sistema de vapor, a partir da tubulação, permutador térmico, purgador de vapor e sistema de recuperação de condensado, para conseguir uma pressão abaixo da pressão atmosférica.

Há diversas maneiras de gerar o vácuo, mas a mais comum é utilizar uma bomba de vácuo elétrica em um sistema de vapor a vácuo.

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

Características do Vapor a Vácuo

O vapor a vácuo requer algum trabalho e equipamentos adicionais para ser utilizado, mas ao ser saturado, ele oferece as mesmas vantagens que o vapor saturado acima da pressão atmosférica. Em outras palavras:

  • Aquecimento rápido e uniforme através de transferência de calor latente: Melhor qualidade do produto e maior produtividade
  • A pressão pode controlar a temperatura: A temperatura pode ser estabelecida com rapidez e precisão
  • Alto coeficiente de transferência de calor: Exige-se uma área superficial de transferência de calor menor, permitindo despesas iniciais reduzidas com equipamentos

O vapor é um meio de calor excelente mesmo a temperaturas mais baixas.

Precisa de ajuda para conseguir um aquecimento rápido e uniforme abaixo de 100 °C?