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Fundamentos do Vapor
Vapor Húmedo vs. Vapor Seco: La Importancia del Porcentaje de Sequedad
Você sabia que as caldeiras não geram vapor 100% saturado (vapor seco)? Quando uma caldeira de vapor ferve a água, as bolhas de ar que se rompem ao atingir a superfície, irão carregar pequenas gotas de água junto com o vapor. Ao menos que um superaquecedor seja utilizado, isto irá fazer com que o vapor fornecido torne-se parcialmente úmido (vapor úmido) através do líquido adicionado.
Fator de secura do vapor
O fator de secura do vapor é usado para quantificar o teor de água contido no vapor. Se o vapor contém 10% de água em massa, isto quer dizer que 90% é seco, ou que o seu fator de secura é 0,9.
A secura do vapor é importante porque este tem um efeito direto sobre a quantidade total de energia transferível contida no vapor (geralmente somente o calor latente), o que afeta a eficiência e qualidade de aquecimento.
Por exemplo, um vapor saturado (100% seco) possui 100% do calor latente disponível naquela pressão. A água saturada, na qual não possui calor latente e portanto 0% de secura, só possui calor sensível.
Secura do vapor=100% - [% da água contida] (em massa)
Calculando o aquecimento total de vapor úmido
Tabela de vapor contém valores como a entalpia (h), volume específico (v), entropia (s), etc. para o vapor saturado (100% seco) e para a água saturada (0% de secura), mas não para o vapor úmido.
Estes podem ser calculados simplesmente levando em consideração a fração de vapor em relação a água, conforme descrito pelas equações abaixo:
Volume específico (v) do vapor úmido
ν = X • νg + (1 - X) • νf
onde:
X = (% / 100) de sequedad
νf = Volumen Específico del Agua Saturada
νg = Volumen Específico del Vapor Saturado
Entalpia específica (h) do vapor úmido
h = hf + X • hfg
onde:
X = (% / 100) de sequedad
hf = Entalpía Específica del Agua Saturada
hfg = Entalpía Específica del Vapor Saturado - Entalpía Específica del Agua Saturada
Entropia específica (s) do vapor úmido
s = sf + X • sfg
onde:
X = (% / 100) de sequedad
sf = Entropía Específica del Agua Saturada
sfg = Entropía Específica del Vapor Saturado - Entropía Específica del Agua Saturada
Quanto mais úmido for o vapor, menor serão o volume específico e a entropia porque o percentual de secura é um dos fatores para conseguir a condição 100%. Como a secura de vapor tem um efeito significante sobre todos estes valores, o fornecimento de vapor quanto mais próximo da condição 100% seca é crucial para se conseguir uma maior eficiência no aquecimento.
A relação entre secura de vapor e entalpia |
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Como a quantidade de água contida no vapor aumenta, o calor latente diminui, reduzindo o calor transferido do vapor para o prcoesso/produto em aquecimento. |
Secura do vapor reduzida durante o transporte
Durante o transporte, a perda de calor por radiação da tubulação faz com que parte do vapor perca seu calor latente e volte a ser água, reduzindo a secura do vapor.
Gotas de água contidas no vapor |
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Medidas corretas devem ser tomadas para descarregar todo o condensado de dentro da tubulação de vapor, inclusive as gotas de água que entram junto com o fluxo de vapor. |
O vapor úmido não só afeta a eficiência de transferência térmica, mas também pode causar erosão da tubulação e equipamentos críticos tais como as hélices das turbinas, portanto é altamente recomendado tomar medidas preventivas como o uso de de separador de vapor para remover o condensado contido e também seguir as recomendações escritas nestes artigos:
- Melhores Práticas para Remoção do Condensado nas Linhas de Vapor
- Erosão na Tubulação do Condensado e Vapor
Dica
É possível a secura do vapor ser maior que 100%? Pode parecer que não, mas na verdade pode. Quando a secura do vapor for acima de 100%, este é conhecido como vapor superaquecido. Este tipo de vapor é criado adicionando-se o calor acima do limite do vapor saturado. O calor adicionado eleva a temperatura do vapor acima do seu ponto de saturação, permitindo que a quantidade de superaquecimento seja facilmente determinado medindo a sua temperatura.