El vapor y el agua caliente comúnmente se utilizan como medios calefactores en aplicaciones industriales. Pueden verse diferentes, pero ambos son, en realidad, agua. Entonces, ¿de qué manera debe utilizar estas dos fuentes de calor distintas?

A presión atmosférica, el agua hierve a 100 °C. Para usar agua líquida a temperaturas superiores a 100 °C, debe aplicarle constantemente presión sobre el nivel de saturación al sistema.

En cambio, dado que la temperatura de saturación del vapor a presión atmosférica es de 100 °C, no es posible crear vapor saturado por debajo de los 100 °C simplemente reduciendo su presión con una válvula reductora de presión.Se necesita una bomba de vacío para controlar con precisión el vapor por debajo de los 100 °C.

Por ello, en la mayoría de los casos, el agua caliente se utiliza para calentar a menos de 100 °C y el vapor se utiliza para calentar por encima de los 100 °C.

Aquí, nos referiremos al vapor saturado simplemente como vapor. Como método calefactor, el vapor ofrece las siguientes ventajas:

• Transfiere el calor por condensación. Cuando se condensa, libera una gran cantidad de calor latente.
• Se condensa a una temperatura constante (la temperatura de saturación).

Por estas dos razones, el vapor calienta más rápido y de manera más uniforme en comparación con el agua caliente.

Los sistemas de calefacción por vapor al vacío han sido desarrollados para que las ventajas del vapor saturado se puedan utilizar para calentar por debajo de los 100 °C. Por el contrario, el agua cliente transfiere calor sensible por convección. En este proceso, el agua caliente transfiere su calor al producto y su propia temperatura desciende.

La calefacción por agua caliente es, por lo tanto, menos uniforme y transfiere el calor más lento en comparación con la calefacción por vapor.

Con el advenimiento de los sistemas de calefacción por vapor al vacío, se ha vuelto posible la calefacción por vapor por debajo de los 100 °C. ¿Tiene algún sentido todavía la calefacción por agua caliente, el cual es inferior a la calefacción por vapor en términos de uniformidad y tasa de transmisión térmica?

Sostenemos que sí. La calefacción por agua caliente tiene características diferentes a la calefacción por vapor. Existen algunos procesos de calefacción en los cuales el producto en sí genera calor (por ejemplo, mediante una reacción exotérmica) y se calienta más que el medio calefactor. Si este calor extra no se elimina de manera correcta, la temperatura general puede aumentar demasiado y el producto se puede arruinar.

Para evitar esto, hay que eliminar el exceso de calor y se debe refrigerar el producto como corresponde. El agua caliente es una herramienta poderosa en ese caso. Esta se puede utilizar como un medio para refrigerar productos. En procesos de enfriamiento, el agua caliente absorbe el calor del producto otra vez por convección. Acumula este calor con la misma eficacia de transmisión térmica que cuando lo transfiere en procesos de calefacción.

Dichos procesos emplean la convección forzada, un método de transmisión térmica en el cual el agua caliente pasa constantemente por la superficie de transmisión térmica. Mediante la convección forzada, el agua absorbe el calor del producto posibilitando refrigerar el sistema transfiriendo calor al exterior.

¿Qué sucedería si se utilizara vapor en una aplicación de refrigeración? Al igual que con el agua caliente, cuando el vapor es más frío que el producto, absorbe algo del calor del producto a medida que pasa por la superficie de transmisión térmica.

Cuando el vapor se utiliza en un proceso de calefacción, se condensa tras perder su calor, lo que permite que nuevo vapor ingrese a la cámara. Sin embargo, cuando el mismo vapor se calienta, no se condensa, y entonces no puede fluir vapor nuevo hacia la cámara. Además, dado que la trampa de vapor debe estar evitando que este salga del equipo, el vapor no puede tomar suficiente calor del producto como para refrigerarlo.

Otra razón de porqué el vapor no es apto para procesos de refrigeración indirecta es que su capacidad térmica es inferior a la del agua caliente.

Por ejemplo, para los humanos adultos, que normalmente tienen una temperatura corporal de alrededor de 36,5 °C, estar afuera en un día de 30 °C se siente caluroso, pero sentarse en una tina con agua a 30 °C puede dar escalofríos. Incluso a la misma temperatura, el aire (un gas como el vapor) absorberá menos calor del cuerpo humano que del agua debido a su menor eficiencia de transmisión térmica.

• Calefacción por vapor: Transmisión térmica rápida y uniforme, útil en procesos de calefacción
• Calefacción por agua caliente: Capaz de calentar y enfriar, ventajosa en procesos de calefacción que implican refrigeración

Tenga estas diferencias en mente cuando elija calefaccionar con vapor o con agua caliente.

Cuando se trata de procesos de refrigeración, sin embargo, hay otro método que se debe considerar como una alternativa al agua caliente: la refrigeración por vapor al vacío. Analizamos la refrigeración por vapor al vacío en más detalle en este artículo.