Propiedades Del VAPOR

Propiedades del Vapor de Agua (Humedad) La humedad es un término utilizado para describir la presencia de vapor de agua en el aire, ya sea a la intemperie, o dentro de un espacio. Nuevamente, hacemos énfasis en que la humedad está "en el aire", solamente en el sentido de que los dos, aire y vapor de agua, existen juntos en un espacio dado al mismo tiempo. Las palabras "vapor" y "gas", comúnmente las empleamos para referirnos a lo mismo; pero en realidad, un gases un vapor altamente sobrecalentado, muy lejos de su temperatura de saturación, como el aire. Un vapor está en sus condiciones de saturación o no muy lejos de ellas, como el vapor de agua. Así pues, el vapor de agua o "humedad" en un espacio, puede estar en una condición de saturación o ligeramente arriba de ella. Si lo enfriamos unos cuantos grados, hacemos que se condense, y si le aplicamos calor, lo sobrecalentamos. Como ya sabemos, dos terceras partes de la superficie de la tierra están cubiertas por agua: océanos, lagos y ríos, de las cuales se desprende el vapor de agua. Las nubes, también producto de esta evaporación, contribuyen a la humedad del ambiente al condensarse y precipitarse en forma de lluvia o nieve. Todo lo anterior es lo que sucede a la intemperie. Dentro de una casa, edificio o fábrica, el vapor de agua puede provenir de la cocina, baño, máquinas, personas, etc. Así pues, la cantidad de humedad en el aire en un lugar y tiempo determinados, puede variar considerablemente. El vapor de agua es producido por el agua, a cualquier temperatura (aún por el hielo). El agua no tiene que estar en ebullición, aunque sí lo e stá, el vapor de agua es e s producido con mayor rapidez El vapor ejerce una presión definida encima del agua, la cual es determinada solamente por la temperatura del agua misma, independientemente de si el agua está o no en ebullición o de si el espacio por encima del agua contiene aire. Tampoco la presión del aire ejerce efecto alguno sobre la presión del vapor. Si el agua está a una temperatura de 4oC, la presión del vapor de agua sobre la misma es de 0.81 kPaó0.1179psia, la cual es una presión menor que la atmosférica (vacío). Si la temperatura del agua aumenta a 15oC, la presión del vapor de agua sobre la misma, aumenta más del doble, es decir, a 1.70 1 .70 kPa (0.2472 psia). El vapor de agua es un gas que se obtiene por evaporación o ebullición del agua líquida o por sublimación del hielo hielo.. Es inodoro e incoloro incoloro.. Muy enrarecido, el vapor de agua e s responsable de la humedad ambiental. ambiental. En ciertas condiciones, a alta concentración concentración,, parte del agua que forma el e l vapor se condensa y se forma niebla o, en concentraciones mayores, nubes nubes..

Vapor de agua. Podemos también apreciar el vapor de agua en nuestra exhalación en climas fríos y con alta humedad Vapor de agua

Nombre sistemático

Vapor de agua

Estado líquido

 Agua

Estado sólido

Hielo, nieve Propiedades

Punto de licuefacción

1

100 °C

Constante individual gaseosa 461,5 J/(kg·K) Calor latente de evaporación 2,27 MJ/kg Masa molar 

18,02 g/mol 1,84 kJ/(kg·K)

Calor específico

0,48 cal/(g·ºC)

 Aplicaciones Principales para el Vapor de Agua

El vapor es usado en un gran rango de industrias. La aplicaciones mas comunes para el vapor son, por ejemplo, procesos calentados por vapor en fabricas y plantas, y turbinas impulsadas por vapor en plantas eléctricas, pero el uso del vapor en la industria se extiende mas aya de las antes mencionadas.

  

 Algunas de las aplicaciones típicas del vapor para las industrias son: Esterilización/Calentamiento Impulso/Movimiento Motriz

   

 Atomización Limpieza Hidratación Humidificación En las secciones siguientes, discutiremos varios tipos de aplicaciones para el vapor, y proveeremos de algunos ejemplos de equipos usuarios de vapor.

 Vapor para Calentamiento  Vapor de Presión Positiva El vapor generalmente es producido y distribuido en una presión positiva. En la mayoría de los casos, esto significa que es suministrado a los equipos en presiones mayores a 0 MPaG (0 psig) y a temperaturas mayores de 100°C (212°F). Las aplicaciones de calentamiento para vapor a presión positiva se pueden encontrar en plantas procesadoras de alimentos, plantas químicas, y refinerías solo por nombrar algunas. El vapor saturado es utilizado como la fuente de calentamiento para fluido de proceso en intercambiadores de calor, reactores, reboilers, precalentadores de aire de combustión, y otros tipos de equipos de transferencia de calor. Intercambiador de Calor de Tubos y Coraza En un intercambiador de calor, el vapor eleva la temperatura del producto por transferencia de calor, el cual después se convierte en condensado y es descargado a través de una trampa de vapor. Horno de Vapor  Vapor sobrecalentado entre 200 – 800°C (392 - 1472°F) a presión atmosférica es particularmente fácil de manejar, y es usado en los hornos domésticos de vapor vistos hoy en dia en el mercado.

 Vapor al Vacío El uso de vapor para el calentamiento a temperaturas por debajo de 100°C (212°F), tradicionalmente el rango de temperatura en el cual se utiliza agua caliente, ha crecido rápidamente en los últimos años. Cuando vapor saturado al vacío es utilizado en la misma forma que el vapor saturado a presión positiva, la temperatura del vapor puede ser cambiada rápidamente con solo ajustar la presión, haciendo posible el controlar la temperatura de manera mas precisa que las aplicaciones que usan agua caliente. Sin embargo, en conjunto con el equipo se debe utilizar una bomba de vacío, debido a que el solo reducir la presión no lo hará por debajo de la presión atmosférica. Calentamiento con Calor (Vapor) Latente Comparado con un sistema de calentamiento de agua caliente, este sistema ofrece rapidez, calentamiento balanceado. Se alcanza rápidamente la temperatura deseada sin ocasionar un desbalance en la temperatura en si.

 Vapor para Impulso/Movimiento El vapor se usa regularmente para propulsión (así como fuerza motriz) en aplicaciones tales como turbinas de vapor. La turbina de vapor es un equipo esencial para la generación de electricidad en plantas termoeléctricas. En un esfuerzo por mejorar la eficiencia, se han realizado progresos orientados al uso del vapor a presiones y temperaturas aun mayores. Existen algunas plantas termoeléctricas que utilizan vapor sobrecalentado a 25 MPa abs (3625 psia), 610°C (1130°F), presión supercrítica en sus turbinas. Generalmente el vapor sobrecalentado se usa en las turbinas de vapor para prevenir daños al equipo causados por la entrada de condensado. Sin embargo, en ciertos tipos de plantas nucleares, el uso de vapor a lata temperatura se debe de evitar, ya que podría ocasionar daños al material usado en las turbinas. Se utiliza en su lugar vapor saturado a alta presión. En donde se usa vapor saturado, generalmente se instalan separadores en la línea de suministro de vapor para remover el condensado del flujo de vapor.  Además de la generación de energía, otras aplicaciones típicas de impulso/movimiento son los compresores movidos por turbinas o las bombas, ej. compresor de gas, bombas para las torres de enfriamiento, etc. Generador de Turbina La fuerza motriz del vapor ocasiona que los alabes giren, lo que ocasiona rote el rotor que se encuentra acoplado al generador de energía, y esta rotación genera la electricidad.

 Vapor como Fluido Motriz El vapor puede ser usado de igual manera como una fuerza “motriz” para mover f lujos de

liquido o gas en una tubería. Los eyectores de vapor son usados para crear el vacío en equipos de proceso tales como las torres de destilación que son utilizadas para purificar y separar flujos de procesos. Los eyectores también pueden ser utilizados para la remoción continua del aire de los condensadores de superficie, esto para mantener una presión de vacío deseada en las turbinas de condensación (vacío). Eyector para Condensador de Superficie  Vapor motriz de alta presión entra el eyector a través de la tobera de entrada y es distribuido. Esto genera una zona de baja presión la cual arrastra aire del condensador de superficie. En un tipo similar de aplicación, el vapor también es el fluido motriz primario para los drenadores de presión secundaria, los cuales son usados para bombear el condensado de tanques receptores ventilados, tanques de flasheo, o equipos de vapor que experimentan condiciones de Stall (inundación).

 Vapor para Atomización La atomización de vapor es un proceso en donde el vapor es usado para separar mecánicamente un fluido. Por ejemplo, en algunos quemadores, el vapor es inyectado en el combustible para maximizar la eficiencia de combustión y minimizar la producción de hidrocarbonos (hollín). Calderas y generadores de vapor q ue utilizan combustible de petróleo utilizaran este método para romper el aceite viscoso en pequeñas gotas para permitir una

combustión mas eficiente. también los quemadores (elevados) comúnmente utilizaran la atomización de vapor para reducir los contaminantes a la salida. Quemador Asistido por Vapor

En quemadores, generalmente el vapor es mezclado en el gas de desperdicio antes de la combustión.

 Vapor para Limpieza El vapor es usado para limpiar un gran rango de superficies. Un ejemplo de la industria es el uso del vapor en los sopladores de hollín. Las calderas que usan carbón o petróleo como fuente de combustible deben estar equipadas con sopladores de hollín para una limpieza cíclica de las paredes del horno y remover los depósitos de la combustión de las s uperficies de convención para mantener la eficiencia, capacidad y confiabilidad de la caldera. Limpieza de la Tubería de la Caldera con los Sopladores de hollín El vapor liberado fuera de la tobera del soplador de hollín desaloja la ceniza y suciedad seca, la cual caerá en las tolvas o será arrastrado y expulsado con los gases de combustión.

 Vapor para Hidratación  Algunas veces el vapor es usado para hidratar el proceso mientras se suministra calor al mismo tiempo. Por ejemplo, el vapor es utilizado para la hidratación en la producción del papel, así que ese papel que se mueve en los rollos a gran velocidad no sufra rupturas microscópicas. Otro ejemplo son los molinos de bolitas. Continuamente los molinos que producen las bolitas de alimento para animales utilizan inyección-directa de vapor tanto para calentar como para proporcionar contenido de agua adicional al que es suministrado en la sección de acondicionamiento del molino. Molino Acondicionador de Bolitas

La hidratación del alimento lo suaviza y gelatiniza parcialmente el almidón contenido en los ingredientes, resultando en bolitas mas firmes.

 Vapor para Humidificación Muchas grandes instalaciones industriales y comerciales, especialmente en climas mas fríos, utilizan vapor saturado a baja presión como la fuente de calor predominante para calentamiento interior estacional. Las bobinas HVAC, normalmente combinadas con humidificadores de vapor, son el equipo usado para el acondicionamiento del aire, para comfort interno, preservación de registros y libros, y de control de infecciones. Cuando se calienta el aire frío por las bobinas de vapor, la humedad relativa del aire gotea, y entonces deberá ser ajustada a los niveles normales en adiciona una inyección controlada de vapor seco saturado en la línea inferior del flujo de aire. Humidificador de Vapor en Ductos de Aire

El vapor usado para humidificar el aire dentro de un conducto de aire antes de ser distribuido hacia otras áreas de un edificio.