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Fundamentos do Vapor

O que é vapor?

Vapor é o gás formado quando a água passa do estado líquido para o gasoso. A nível molecular, isto ocorre quando as moléculas de H20 conseguem se libertar das pontes (i.e. pontes de hidrogênio) mantendo-se juntos.

Como funciona o vapor

Na água líquida, moléculas de H20 estão sendo constantemente mantidas juntas e separadas. No entanto, à medida que as moléculas de água são aquecidas, as pontes que conectam as moléculas começam a quebrar mais rapidamente do que elas possam se formar. Eventualmente, quando calor suficiente é fornecido, algumas moléculas vão quebrar num estado mais livre. Estas moléculas 'livres' formam o gás transparente que nós conhecemos como vapor, ou mais especificamente vapor seco.

Liquid molecules vs gas

Vapor Seco vs. Vapor Úmido

Nas indústrias que utilizam vapor, geralmente são referidos dois tipos de vapores , que são o vapor seco (também chamado de "vapor saturado") e o vapor úmido.

  • Vapor seco aplica-se ao vapor quando todas as suas moléculas de água mantém em estado gasoso. É um gás transparente.
  • Vapor úmido aplica-se ao vapor quando uma porção das suas moléculas de água já deram suas energias (calor latente) e condensam para formar pequenas gotículas de água.

Tomemos o exemplo de uma chaleira fervendo água. A água é primeiramente aquecida usando um elemento. À medida em que a água absorve mais e mais calor através do elemento, suas moléculas se tornam mais agitadas e começam a ferver. Uma vez que energia suficiente é absorvida, parte da água se vaporiza, o qual pode representar um aumento em torno de 1600X em volume molecular.

De vez em quando, uma névoa pode ser vista saindo para fora do bico. Esta névoa é um exemplo de como é o vapor seco, quando este é lançado para uma atmosfera mais fria, perde parte de sua energia transferindo-o para o ar ambiente. Se energia suficiente for perdida até que as ligações moleculares iniciem a sua formação novamente, pequenas gotículas podem ser vistas no ar. Esta mistura de água no estado líquido (pequenas gotículas) e estado gasoso (vapor) é chamado de vapor úmido.

kettles are one of the most familiar steam heating devices

Para maiores informações sobre a natureza e os vários tipos de vapores, leia o artigo a seguir:

Vapor como Fonte de Energia

Vapor desempenhou um papel vital na revolução industrial.A modernização do motor a vapor no início do século 18 levou a grandes avanços como a invenção da locomotiva a vapor e barco a vapor, para não mencionar o forno a vapor e martelo a vapor. O último não é uma referência ao golpe de aríete encontrado em tubulação de vapor, mas sim a um martelo a vapor usado para moldar peças forjadas.

Hoje em dia, no entanto, motores de combustão interna e eletricidade têm frequentemente substituído o vapor como fonte de energia. Mesmo assim, o vapor ainda está sendo vastamente usado em usinas hidrelétricas e para algumas largas aplicações na escala industrial.

Vapor como Fonte de Calor

Vapor é hoje mais conhecido principalmente por suas aplicações de aquecimento, tanto como fonte de calor direta e indireta.

Aquecimento direto por vapor

O método de aquecimento direto por vapor refere-se a prcoessos onde o vapor está em contato direto com o produto que está sendo aquecido.

O exemplo abaixo mostra os bolinhos chineses sendo cozidos. Uma cesta de vapor é colocada sobre uma panela de água fervente. À medida que a água ferve, o vapor sobe para dentro da cesta e cozinha a comida. Nesta configuração, a caldeira (panela) e vaso (cesta) estão combinados juntos.

Chinese dumplings being steamed

O princípio por trás da comida a vapor está em permitir o contato direto do vapor com o produto a ser aquecido, onde o calor latente do vapor pode ser transferido diretamente para a comida, e as gotículas de água formadas através da condensação podem fornecer umidade.

Na indústria, o método de aquecimento direto por vapor é frequentemente usado para cozinha, esterilização, sistema de extinção de incêndio a vapor, vulcanização e outros processos.

Aquecimento indireto por vapor

O método de aquecimento indireto por vapor refere-se a prcoessos onde o vapor não está em contato direto com o produto que está sendo aquecido. É amplamente utilizado na indústria porque proporciona um aquecimento rápido e uniforme. Este método usa frequentemente um trocador de calor para aquecer o produto.

What is Steam?

A vantagem deste método sobre o aquecimento direto por vapor está no fato em que as gotículas de água formadas durante o aquecimento não irão afetar o produto. O vapor pode, portanto, ser utilizado em uma variedade de aplicações, tais como fusão, secagem, ebulição e semelhantes.

Aquecimento indireto por vapor é utilizado em ampla gama de processos tais como aquelas para produção de comidas e bebidas, pneu, papel,cartão,combustíveis como gasolina e medicamentos, para citar apenas alguns.

Para maiores detalhes sobre o uso do vapor na indústria, leia o artigo a seguir em: