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Tipos de vapor de Agua Si es agua es calentada mas por sobre su punto de ebullición, esta se convierte en vapor, o agua en estado gaseoso. Sin embargo, no todo el vapor es el mismo. Las propiedades del vapor varían de gran forma dependiendo de la presión y la temperatura la cual esta sujeto. En el articulo Principales Aplicaciones para el Vapor, discutimos varias aplicaciones en las cuales el vapor es utilizado. En la sección siguiente, discutiremos los tipos de vapor utilizados en estas aplicaciones Relación Presión-Temperatura del Agua y Vapor os resultados del vapor saturado (seco) cuando el agua es calentada al punto de ebullición (calor sensible) y después evaporada con calor adicional (calor latente). Si este vapor es posteriormente calentado por arriba del punto de saturación, se convierte en vapor sobrecalentado (calor sensible). Vapor Saturado Como se indica en la línea negra en la parte superior de la grafica, el vapor saturado se presenta a presiones y temperaturas en las cuales el vapor (gas) y el agua (liquido) pueden coexistir juntos. En otras palabras, esto ocurre cuando el rango de vaporización del agua es igual al rango de condensación. Ventajas de usar vapor saturado para calentamiento El vapor saturado tiene varias propiedades que lo hacen una gran fuente de calor, particularmente a temperaturas de 100 °C (212°F) y mas elevadas. Algunas de estas son: Propiedad

Ventaja

Calentamiento equilibrado a través de la transferencia de calor latente y Rapidez

Mejora la productividad y la calidad del producto

La presión puede controlar la temperatura

La temperatura puede establecerse rápida y precisamente

Elevado coeficiente de transferencia de calor

Area de transferencia de calor requerida es menor, permitiendo la reducción del costo inicial del equipo

Se origina del agua

Limpio, seguro y de bajo costo

Tips Habiendo dicho esto, es necesario tener presente lo siguiente cuando se calienta con vapor saturado:  La eficiencia de calentamiento se puede ver reducida si se usa un vapor diferente al vapor seco para los procesos de calentamiento. Contrario a la percepción común, virtualmente no todo el vapor generado en una caldera es vapor seco, si no vapor húmedo, el cual contiene algunas moléculas de agua no vaporizadas.  La perdida de calor por radiación ocasiona que una parte del vapor se condense. Por lo tanto el vapor húmedo generado se vuelve aun mas húmedo, y también se forma mas condensado, el cual debe ser removido al instalar trampas de vapor en las locaciones apropiadas.  Condensado el cual es mas pesado caerá del flujo de vapor y puede ser removido a través de piernas de condensado y trampas de vapor. Sin embargo, el vapor húmedo que es arrastrado reducirá la eficiencia de calentamiento, y deberá ser removido por medio de estaciones de separación en el punto de uso o en la distribución.  El vapor que incurre en perdidas de presión debido a exceso de fricción en la tubería, etc., podría resultar también en su correspondiente perdida en temperatura. Vapor húmedo Esta es la forma mas común da vapor que se pueda experimentar en plantas. Cuando el vapor se genera utilizando una caldera, generalmente contiene humedad proveniente de las partículas de agua no vaporizadas las cuales son arrastradas hacia las líneas de distribución de vapor. Incluso las mejores calderas pueden descargar vapor conteniendo de un 3% a un 5% de humedad. Al momento en el que el agua se aproxima a un estado de saturación y comienza a evaporarse, normalmente, una pequeña porción de agua generalmente en la forma de gotas, es arrastrada en el flujo de vapor y arrastrada a los puntos de distribución. Este uno de los puntos claves del porque la separación es usada para remover el condensado de la línea de distribución. Vapor Sobrecalentado El vapor sobrecalentado se crea por el sobrecalentamiento del vapor saturado o húmedo para alcanzar un punto mayor al de saturación. Esto quiere decir que es un vapor que contiene mayor temperatura y menor densidad que el vapor saturado en una misma presión. El vapor sobrecalentado es usado principalmente para el movimiento-impulso de aplicaciones como lo son las turbinas, y normalmente no es usado para las aplicaciones de transferencia de calor. Ventajas de usar vapor sobrecalentado para impulsar turbinas:  Para mantener la sequedad del vapor para equipos impulsados por vapor, para los que su rendimiento se ve afectado por la presencia de condensado  Para mejorar la eficiencia térmica y capacidad laboral , ej. Para lograr mayores cambios en el volumen especifico del estado sobrecalentado a menores presiones, incluso a vacío. Es ventajoso tanto como para suministro así como para la descarga de vapor mientras que se encuentre en el estado de sobrecalentamiento ya que el condensado no se generara dentro del equipo impulsado por vapor durante una operación normal, minimizando así el riesgo a daños ocasionados por la erosión o la erosión acido carbónica. Además, como la eficiencia térmica teórica de la turbina es calculada del valor de la entalpía a la entrada y a la salida de la turbina, incrementando el grado de sobrecalentamiento así como la presión incrementa la entalpía a la entrada de la turbina, y es por lo tanto efectiva al mejorar la eficiencia térmica. Desventajas de usar el vapor sobrecalentado para calentamiento: Propiedad

Desventaja

Bajo coeficiente de transferencia de calor

Reduce la productividad

Temperatura variable aun a una

El vapor sobrecalentado requiere mantener una velocidad elevada, de lo contrario la

Se requiere un superficie mayor para la transferencia de calor

presión constante

temperatura disminuirá ya que se perderá el calor del sistema

Calor sensible utilizado para la transferencia de calor

Las caídas de temperatura pueden tener un impacto negativo en la calidad del producto

La temperatura podría ser extremadamente elevada

Se podrían requerir materiales mas fuertes para la construcción de equipos, requiriendo un mayor costo inicial.

Por estas y otras razones, se prefiere al vapor saturado por sobre el vapor sobrecalentado como medio de calentamiento en intercambiadores de calor y otros equipos de transferencia de calor. Por otro lado, desde el punto de vista de usarlo como fuente de calor para un calentamiento directo como un gas de alta temperatura, tiene algunas ventajas por sobre el aire caliente como que puede ser usado como fuente de calentamiento bajo las condiciones de libre de oxigeno. De igual manera se realizan investigaciones para el uso de vapor sobrecalentado en aplicaciones de industrias procesadoras de alimentos tales como el cocimiento y el secado. Agua Supercrítica El agua supercrítica es agua en estado que excede su punto critico: 22.1MPa, 374 °C (3208 psia, 705°F). En el punto critico, el calor latente del vapor es cero, y su volumen especifico es exactamente igual ya sea que se considere como gas o liquido. En otras palabras, el agua que se encuentra a una presión y temperatura mayor que la de su punto critico es un estado indistinguible en el cual no es liquido o gas. El agua supercritica es utilizada para impulsar turbinas en plantas de energia que demandan mayor eficiencia. Investigaciones sobre agua supercritica se realizan con un enfasis hacia su uso como fluido que tiene propiedades tanto de liquido y gas, y en particular que es adecuado para su uso como solvente para reacciones quimicas. Agua Saturada  Teoría de Vapor  1. Fundamentos de Vapor o Que es el Vapor de Agua? o Aplicaciones Principales para el Vapor de Agua o Tipos de vapor de Agua o Vapor Flash o Cómo Leer una Tabla de Vapor  2. Calentamiento con Vapor  3. Teoría Básica de Trampas de Vapor  4. Selección de Trampas de Vapor  5. Problemas de Trampeo  6. Sistema de Gerenciamiento de Trampas de Vapor  7. Golpe de Ariete  8. Calidad de Vapor  9. Distribución de Vapor  10. Recupero del condensado  11. Eficiencia Energética  12. Aire Comprimimdo  13. Otras Válvulas Tipos de vapor de Agua Contenidos:  Relación Presión-Temperatura del Agua y Vapor  Vapor Saturado 1. Ventajas de usar vapor saturado para calentamiento  Vapor húmedo  Vapor Sobrecalentado 1. Ventajas de usar vapor sobrecalentado para impulsar turbinas: 2. Desventajas de usar el vapor sobrecalentado para calentamiento:  Agua Supercrítica  Varios Estados del Agua Si es agua es calentada mas por sobre su punto de ebullición, esta se convierte en vapor, o agua en estado gaseoso. Sin embargo, no todo el vapor es el mismo. Las propiedades del vapor varían de gran forma dependiendo de la presión y la temperatura la cual esta sujeto. En el articulo Principales Aplicaciones para el Vapor, discutimos varias aplicaciones en las cuales el vapor es utilizado. En la sección siguiente, discutiremos los tipos de vapor utilizados en estas aplicaciones. Relación Presión-Temperatura del Agua y Vapor Da click en una palabra para ver la animación. Los resultados del vapor saturado (seco) cuando el agua es calentada al punto de ebullición (calor sensible) y después evaporada con calor adicional (calor latente). Si este vapor es posteriormente calentado por arriba del punto de saturación, se convierte en vapor sobrecalentado (calor sensible). Vapor Saturado Como se indica en la línea negra en la parte superior de la grafica, el vapor saturado se presenta a presiones y temperaturas en las cuales el vapor (gas) y el agua (liquido) pueden coexistir juntos. En otras palabras, esto ocurre cuando el rango de vaporización del agua es igual al rango de condensación. Ventajas de usar vapor saturado para calentamiento El vapor saturado tiene varias propiedades que lo hacen una gran fuente de calor, particularmente a temperaturas de 100 °C (212°F) y mas elevadas. Algunas de estas son:

Propiedad

Ventaja

Calentamiento equilibrado a través de la transferencia de calor latente y Rapidez

Mejora la productividad y la calidad del producto

La presión puede controlar la temperatura

La temperatura puede establecerse rápida y precisamente

Elevado coeficiente de transferencia de calor

Area de transferencia de calor requerida es menor, permitiendo la reducción del costo inicial del equipo

Se origina del agua

Limpio, seguro y de bajo costo

Tips Habiendo dicho esto, es necesario tener presente lo siguiente cuando se calienta con vapor saturado:  La eficiencia de calentamiento se puede ver reducida si se usa un vapor diferente al vapor seco para los procesos de calentamiento. Contrario a la percepción común, virtualmente no todo el vapor generado en una caldera es vapor seco, si no vapor húmedo, el cual contiene algunas moléculas de agua no vaporizadas.  La perdida de calor por radiación ocasiona que una parte del vapor se condense. Por lo tanto el vapor húmedo generado se vuelve aun mas húmedo, y también se forma mas condensado, el cual debe ser removido al instalar trampas de vapor en las locaciones apropiadas.  Condensado el cual es mas pesado caerá del flujo de vapor y puede ser removido a través de piernas de condensado y trampas de vapor. Sin embargo, el vapor húmedo que es arrastrado reducirá la eficiencia de calentamiento, y deberá ser removido por medio de estaciones de separación en el punto de uso o en la distribución.  El vapor que incurre en perdidas de presión debido a exceso de fricción en la tubería, etc., podría resultar también en su correspondiente perdida en temperatura. Vapor húmedo Esta es la forma mas común da vapor que se pueda experimentar en plantas. Cuando el vapor se genera utilizando una caldera, generalmente contiene humedad proveniente de las partículas de agua no vaporizadas las cuales son arrastradas hacia las líneas de distribución de vapor. Incluso las mejores calderas pueden descargar vapor conteniendo de un 3% a un 5% de humedad. Al momento en el que el agua se aproxima a un estado de saturación y comienza a evaporarse, normalmente, una pequeña porción de agua generalmente en la forma de gotas, es arrastrada en el flujo de vapor y arrastrada a los puntos de distribución. Este uno de los puntos claves del porque la separación es usada para remover el condensado de la línea de distribución. Vapor Sobrecalentado El vapor sobrecalentado se crea por el sobrecalentamiento del vapor saturado o húmedo para alcanzar un punto mayor al de saturación. Esto quiere decir que es un vapor que contiene mayor temperatura y menor densidad que el vapor saturado en una misma presión. El vapor sobrecalentado es usado principalmente para el movimiento-impulso de aplicaciones como lo son las turbinas, y normalmente no es usado para las aplicaciones de transferencia de calor. Ventajas de usar vapor sobrecalentado para impulsar turbinas:  Para mantener la sequedad del vapor para equipos impulsados por vapor, para los que su rendimiento se ve afectado por la presencia de condensado  Para mejorar la eficiencia térmica y capacidad laboral , ej. Para lograr mayores cambios en el volumen especifico del estado sobrecalentado a menores presiones, incluso a vacío. Es ventajoso tanto como para suministro así como para la descarga de vapor mientras que se encuentre en el estado de sobrecalentamiento ya que el condensado no se generara dentro del equipo impulsado por vapor durante una operación normal, minimizando así el riesgo a daños ocasionados por la erosión o la erosión acido carbónica. Además, como la eficiencia térmica teórica de la turbina es calculada del valor de la entalpía a la entrada y a la salida de la turbina, incrementando el grado de sobrecalentamiento así como la presión incrementa la entalpía a la entrada de la turbina, y es por lo tanto efectiva al mejorar la eficiencia térmica. Desventajas de usar el vapor sobrecalentado para calentamiento: Propiedad

Desventaja

Bajo coeficiente de transferencia de calor

Reduce la productividad

Temperatura variable aun a una presión constante

El vapor sobrecalentado requiere mantener una velocidad elevada, de lo contrario la temperatura disminuirá ya que se perderá el calor del sistema

Calor sensible utilizado para la transferencia de calor

Las caídas de temperatura pueden tener un impacto negativo en la calidad del producto

La temperatura podría ser extremadamente elevada

Se podrían requerir materiales mas fuertes para la construcción de equipos, requiriendo un mayor costo inicial.

Se requiere un superficie mayor para la transferencia de calor

Por estas y otras razones, se prefiere al vapor saturado por sobre el vapor sobrecalentado como medio de calentamiento en intercambiadores de calor y otros equipos de transferencia de calor. Por otro lado, desde el punto de vista de usarlo como fuente de calor para un calentamiento directo como un gas de alta temperatura, tiene algunas ventajas por sobre el aire caliente como que puede ser usado como fuente de calentamiento bajo las condiciones de libre de oxigeno. De igual manera se realizan investigaciones para el uso de vapor sobrecalentado en aplicaciones de industrias procesadoras de alimentos tales como el cocimiento y el secado. Agua Supercrítica El agua supercrítica es agua en estado que excede su punto critico: 22.1MPa, 374 °C (3208 psia, 705°F). En el punto critico, el calor latente del vapor es cero, y su volumen especifico es exactamente igual ya sea que se considere como gas o liquido. En otras palabras, el agua que se encuentra a una presión y temperatura mayor que la de su punto critico es un estado indistinguible en el cual no es liquido o gas.

El agua supercritica es utilizada para impulsar turbinas en plantas de energia que demandan mayor eficiencia. Investigaciones sobre agua supercritica se realizan con un enfasis hacia su uso como fluido que tiene propiedades tanto de liquido y gas, y en particular que es adecuado para su uso como solvente para reacciones quimicas. Varios Estados del Agua Agua No-saturada Esta es agua en su estamdo mas reconocido. Aproximadamente 70% del peso del cuerpo humano es de agua. En la forma liquida del agua, las uniones de hidrogeno mantienen unidas las moleculas de hidrogeno. Como resultado, el agua No-saturada posee una estructura relativamente densa, compacta y estable. Agua Saturada Las moleculas saturadas de vapor son invisibles. Cuando el vapor saturado es liberado a la atmosfera al ser venteado de una tuberia, parte de el se condensa al transferir su calor al aire circundante, y se forman nubes de vapor blanco (pequeñas gotas de agua). Cuando el vapor incluye estas pequeñas gotas de agua, se le llama vapor húmedo. En un sistema de vapor, el vapor es liberado por las trampas de vapor es generalmente confundido con vapor (vivo) saturado, mientras que en realidad es vapor flash. La diferencia entre los dos es que el vapor saturado es invisible inmediatamente a la salida de la tuberia mientras que el vapor flash contiene pequeñas gotas de agua que se forman una vez expuesto al ambiente. Vapor Sobrecalentado Mientras retenga su estado de sobrecalentamiento, el vapor sobrecalentado no se condensara aun cuando entre en contacto con la atmosfera y su temperatura descienda. Como resultado, no se forman nubes de vapor. El vapor sobrecalentado almacena mas calor que el vapor saturado a la misma presión, y el movimiento de sus moléculas es mucho mas rápido por lo tanto tiene menor densidad (ej. su volumen especifico es mayor) A pesar de que no es posible de identificar por confirmación visual, esta es agua en una forma en la cual no es ni liquido ni gas. La idea general es de un movimiento molecular que es cercano al gas, y una densidad que es cercana a la de un liquido 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. 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. 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. 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 que 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. 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. Vapor Flash Vapor Flash es un nombre dado al vapor que se forma a partir del condensado caliente cuando existe una reducción en la presión. El vapor flash nos es tan diferente del vapor normal, simplemente es un nombre conveniente que es utilizado para explicar como se forma el vapor. Vapor normal o "vivo" se genera en la caldera, o en un generador de vapor por recuperación de calor - mientras que el vapor flash se genera cuando condensado de alta temperatura/presión se expone a una gran caída de presión tal como la descarga de una trampa de vapor. El condensado de alta temperatura contiene una gran energía que no puede permanecer en forma liquida a presiones menores debido a que existe mayor energía que la requerida para obtener agua Saturada a una menor presión. El resultado es que algo de este exceso de energía genera del condensado un % de vapor flash. Que genera al Vapor Flash? El vapor flash se genera debido a que el punto de saturación del agua varia de acuerdo a la presión. Por ejemplo, el punto de saturación del agua a presión atmosférica es de 100 °C (212 °F), pero a 1.0 MPaG (145 psig) es de 184°C (323 °F). Así que, ocurre cuando el condensado que se mantiene bajo presión a 184 °C (363 °F) se libera a la atmosfera? El condensado contiene demasiada energía (entalpía) para permanecer solamente como liquido, por lo que una porción del condensado se evapora, ocasionando que la temperatura del condensado restante se reduzca a una presión de saturación (Ej., 1001°C o 212 °F si es descargado a la atmosfera). Este fenómeno se conoce como evaporación flash. En otras palabras, cuando el condensado caliente es descargado a una presión menor, su entalpía (energía total) permanece constante, pero su punto de saturación (la temperatura a la cual el condensado puede existir tanto en estado liquido como gaseoso). Para compensar la cantidad excesiva de energía, parte de las moléculas del agua absorben el exceso de energía como calor latente y se evaporan en forma de vapor Nota: Una de las primeras cosas que se vienen a la mente cuando se observan las nubes de vapor flash que son liberadas al ambiente por una trampa de vapor que no posee un grado de enfriamiento es que se trata de vapor vivo. La nube de vapor es normalmente mal interpretada como una fuga de vapor vivo cuando en realidad se trata de vapor flash compuesto de condensado re-evaporado con gotas finas de agua en suspensión ocasionadas por el flasheo del condensado caliente que esta siendo liberado a la atmosfera. Que Hacer con el Vapor Flash? La nube de vapor formada por vapor flash es un subproducto natural de la descarga de condensado. Ya que el vapor flash es de la misma calidad que el vapor vivo, instalaciones modernas normalmente tratan de reutilizar cantidades significativas de vapor flash en donde sea posible su utilización. Reutilizar el vapor flash generado por un sistema de alta presión para su uso en un sistema de menor presión puede brindar ahorros de energía considerables además de mejorar el ambiente de trabajo de la planta al reducir las nubes de vapor. Cuando se considera el uso de un sistema para el manejo de la recuperación de calor, los sistemas de recuperación de condensado y vapor flash normalmente se evalúan conjuntamente. Otros este La presión de vapor saturado depende de dos factores: 1.- La naturaleza del líquido. 2.- La temperatura. Influencia de la naturaleza del líquido El valor de la presión de vapor saturado de un líquido, da una idea clara de su volatilidad, los líquidos mas volátiles (éter, gasolina, acetona etc) tienen una presión de vapor saturado mas alta, por lo que este tipo de líquidos, confinados en un recipiente cerrado, mantendrán a la misma temperatura, un presión mayor que otros menos volátiles. Eso explica porqué, a temperatura ambiente en verano, cuando destapamos un recipiente con gasolina, notamos que hay una presión considerable en el interior, mientras que si el líquido es por ejemplo; agua, cuya presión de vapor saturado es mas baja, apenas lo notamos cuando se destapa el recipiente. Volatibilidad significa liquido inestable que produce vapor Influencia de la temperatura Del mismo modo, habremos notado que la presión de vapor de saturación crece con el aumento de la temperatura, de esta forma si colocamos un líquido poco volátil como el agua en un recipiente y lo calentamos, obtendremos el mismo efecto del punto anterior, es decir una presión notable al destaparlo. La relación entre la temperatura y la presión de vapor saturado de las sustancias, no es una linea recta, en otras palabras, si se duplica la temperatura, no necesariamente se duplicará la presión, pero si se cumplirá siempre, que para cada valor de temperatura, habrá un valor fijo de presión de vapor saturado para cada líquido. La explicación de este fenómeno puede se basa en el aumento de energía de la moléculas al calentarse.

Cuando un líquido se calienta, estamos suministrándole energía. Esta energía se traduce en aumento de velocidad de las moléculas que lo componen, lo que a su vez significa, que los choques entre ellas serán mas frecuentes y violentos. Es fácil darse cuenta entonces, que la cantidad de moléculas que alcanzarán suficiente velocidad para pasar al estado gaseoso será mucho mayor, y por tanto mayor también la presión. El "vapor sobrecalentado" es vapor de agua a una temperatura mayor que la del punto de ebullición. Parte del vapor saturado y se le somete a un recalentamiento con el que alcanza mayor temperatura PROCESOS DE CAMBIO DE FASE DE SUSTANCIAS PURAS DEFINICIONES• Líquido comprimido o líquido subenfriado: es un líquido que no está a punto de evaporarse.• Líquido saturado: es un líquido que está a punto de evaporarse.• Vapor saturado: es un vapor a punto de condensarse.• Mezcla saturada de líquido-vapor: es cuando las fases líquida y de vapor coexisten en equilibrio.• Vapor sobrecalentado: es un vapor que no está a punto de condensarse. El "vapor sobrecalentado" es vapor de agua a una temperatura mayor que la del punto de ebullición. Parte del vapor saturado se somete a un recalentamiento con el que alcanza mayor temperatura También se obtiene en las calders de vapor pero que tienen secciones de recalentamiento para el vapor haciendo pasar el vapor que se obtiene en la ebullición por tubos expuestos a los gases calientes del proceso de combustión. Vapor saturado y vapor sobrecalentado Durante un proceso de ebullición, el único cambio observable es un aumento en el volumen y una disminución del fluido líquido Cuando el proceso se encuentra a la mitad de la evaporación, el cilindro contiene cantidades iguales de líquido y vapor Un vapor que está a punto de condensarse se llama vapor saturado cuando en el proceso se tiene una fracción de fluido líquido y vapor, se conoce como mezcla saturado de líquido y vapor Vapor Sobrecalentado Mientras retenga su estado de sobrecalentamiento, el vapor sobrecalentado no se condensara aun cuando entre en contacto con la atmosfera y su temperatura descienda. El vapor sobrecalentado almacena mas calor que el vapor saturado a la misma presión, y el movimiento de sus moléculas es mucho mas rápido por lo tanto tiene menor densidad Sobrecalentadores Es la sección de tubos que aprovecha el calor de los gases de escape para elevar la temperatura del vapor generado por encima de la temperatura de saturación.El vapor sobrecalentado evita condensaciones en las tuberías Vapor saturado en el estado 1 se comprime isentrópicamente hasta el estado 2 de vapor sobrecalentado Otro Por qué al soplarle a una cerilla se apaga si le estamos aportando oxígeno Esta pregunta podría ser el inicio de una clase de termodinámica. Además de ser un acto cotidiano nos introduce a un término clave en esta rama: la temperatura. En el proceso estamos aportando oxígeno a la reacción de combustión. Cuanto más oxígeno le aportemos más favorable será la reacción. Entonces, ¿qué diferencia existen entre ambos ejemplos?La clave está en la temperatura. Para la combustión de la cerilla o de cualquier cuerpo se necesita no sólo oxígeno, sino también una temperatura mínima. Esta temperatura se la aportamos a través de la fricción. Una vez encendida conserva dicha temperatura mientras exista combustible y el aire necesario para la combustión. Al soplar se alejan los gases calientes próximos a arder y la cerilla queda tan fría que la combustión se hace imposible. En cambio, si se sopla con suavidad los gases no se enfrían por completo y la mayor cantidad de oxígeno aviva la combustión. Igual pasa en una hoguera cuando queremos avivar el fuego. Aportamos oxígeno con el soplete pero no se enfría tanto como para apagarlo La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la temperatura. En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se comprende ya que las moléculas del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.. Cuando las fuerzas de atracción son entre moléculas diferentes, se dice que son fuerzas de adhesión. Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y las paredes de un tubo de vidrio, son mas fuertes que las fuerzas cohesivas, con lo que se desarrolla un mecanismo de elevación del agua sobre las paredes de la vasija y contribuyendo por tanto a la acción capila Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza de cohesión es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua y, ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad. Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar (como el caso del mercurio), la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa. La cohesión es la fuerza de atracción intermolecular de partículas de la misma naturaleza. La adhesión es la fuerza de atracción intermolecular entre partículas de diferente naturaleza. Si la adhesión es mayor que la cohesión el fluido es humectante (agua-vidrio) Si la adhesión es menor que la cohesión el fluido es no humectante (mercurio-vidrio, agua-superficie grasosa))

Por qué se apaga la vela al soplar

Apagar una vela con un abanico o con un ventilador es complicado. Lo más eficaz es hacerlo soplando, porque la vela está hecha de parafina, un hidrocarburo sólido que se licúa a temperaturas entre 80 y 100 grados. El líquido resultante empapa la mecha y la vela arde. Al soplar expulsamos aire empobrecido de oxígeno y rico en nitrógeno y dióxido de carbono, lo que no facilita la combustión Para que haya una combustión se necesita de oxígeno, por lo tanto cuando soplamos enviamos dóxido de carbono lo cual quita oxígeno y sin este, una combustión no existe

Leyendo por ahí la explicación más empleada es la referente a la parafina: la parafina a temperatura ambiente se encuentra en estado sólido, es un combustible sólido. Cuando acercamos una fuente de calor con la energía de activación suficiente derretimos parte de la parafina que está en la base de mecha, pasando esta a estado líquido, y ascendiendo por la mecha por capilaridad (propiedad fundamental de la mecha). Cuando la mecha está empapada de parafina líquida esta, al seguir recibiendo aporte de energía externa, se evapora, mezclándose con el oxígeno y comenzando la combustión y por tanto la aparición de la llama. En este punto la llama ya es autosuficiente, podemos retirar nuestra fuente de energía (una cerilla por ejemplo). Cuando soplamos enfriamos la parafina de la mecha, evitando que esta se evapore y provocando que la llama de extinga. Una vela, como cualquier combustión, se apaga cuando deja de haber oxígeno. Podéis tapar una vela encendida con un vaso y veréis como se apaga. Nada tiene que ver con la parafina que deje de estar encendida la vela, al menos no es el motivo principal, ya que si soplas a un mechero se apaga, y este no tiene parafina. Tiene que ver con que la velocidad del aire es superior a la velocidad de combustión El extremo de la vela se está consumiendo por el fuego constantemente, me refiero a la cuerda de la vela, si soplamos al fuego desplazamos este fuera de su base que seria la cuerda, entonces se apaga es sencillo COMBUSTIBLE DIESEL Si usted ha comparado el combustible diesel y la gasolina, sabrá que son diferentes. Huelen diferente. El combustible diesel es más pesado y aceitoso. El combustible diesel se evapora mucho más lento que la gasolina -su punto de ebullición es más alto que el del agua-. Usted oirá a menudo que al combustible diesel lo llaman aceite diesel por lo aceitoso. El combustible diesel se evapora más lento porque es más pesado. Contiene más átomos de carbón en cadenas más largas que la gasolina (la gasolina típica es C9H20 mientras el diesel es típicamente C14H30). Toma menos tiempo refinar para crear el combustible diesel, ya que es generalmente más barato que la gasolina. El combustible diesel tiene una densidad de energía más alta que la gasolina. En promedio, un galón de combustible diesel contiene aproximadamente 147x106joules, mientras que un galón de gasolina contiene 125x106joules. Esto, combinado con la eficiencia mejorada de los motores diesel, explica porqué los motores diesel poseen mejor kilometraje que el equivalente en gasolina. Temperatura de autocombustión Temperatura de autocombustión es la mínima temperatura a la cual debe elevarse una mezcla de vapores inflamables y aire, para que se encienda espontáneamente sin necesidad de una fuente de ignición externa. La temperatura de autocombustión varía según los distintos compuestos o elementos, con lo que los hay que arderían a la temperatura ambiente terrestre habitual hasta los que tienen una temperatura extremadamente alta. La temperatura de autocombustión coincide con el punto en que la energía libre de Gibbs se anula, a temperaturas inferiores a la energía de autocombustión es necesario superar una energía de activación para iniciar la combustión. CENTRALES TERMICAS Fases 1. Se calienta el agua líquida que ha sido bombeada hasta un serpentín de calentamiento (sistema de tuberías). El calentamiento de agua se produce gracias a una caldera que obtiene energía de la combustión del combustible (carbón pulverizado, fuel o gas). 2. El agua líquida pasa a transformarse en vapor; este vapor es húmedo y poco energético. 3. Se sobrecalienta el vapor que se vuelve seco, hasta altas temperaturas y presiones. 4. El vapor sobrecalentado pasa por un sistema de conducción y se libera hasta una turbina, provocando su movimiento a gran velocidad, es decir, generamos energía mecánica. 5. La turbina está acoplada a un alternador solidariamente que, finalmente, produce la energía eléctrica. 6. En esta etapa final, el vapor se enfría, se condensa y regresa al estado líquido. La instalación donde se produce la condensación se llama condensador. El agua líquida forma parte de un circuito cerrado y volverá otra vez a la caldera, previo calentamiento. PRESURIZACIÓN: A altitudes altas, la densidad del aire es menor y en el volumen de aire que podríamos respirar no habría suficiente oxígeno. Por ello es necesario sellar el fuselaje, y contener en su interior, un aire comprimido y denso respecto del exterior para mantener los niveles de oxígeno necesarios. Sin embargo el aire siempre tiende a igualar las presiones; por lo tanto, el aire de cabina empujará y ejercerá una presión en las paredes para poder “escapar”, expandirse, e igualarse al aire exterior, a menor presión. Por ello, las paredes del fuselaje deben aguantar ese esfuerzo que está ejerciendo el aire (las cargas de presurización). La forma circular, como antes habíamos citado, alivia ese esfuerzo porque reparte esa presión (que es fuerza por superficie) por toda la superficie disminuyendo la fuerza que ejerce el aire; y los nuevos materiales (composites) y el fuselaje semimonocasco le dan resistencia al fuselaje. Para que se dé una presurización correcta es necesario que el fuselaje esté completamente sellado como decíamos antes, y para ello se emplean tres métodos de construcción. El sellado de todas las uniones con materiales blandos que además no permitan el paso de la humedad (corrosión); el empleo de arandelas de goma en todos los orificios de los tabiques presurizados; y juntas neumáticas inflables en los marcos de grandes aberturas como las puertas. Es también importante, para una correcta presurización, que todo el fuselaje tenga la misma presión interna. El problema surgía en igualar las presiones de cabina y bodega en aviones grandes, para lo cual se ideo un sistema de persianas en el suelo que conectaban a la bodega, que se abrían o cerraban automáticamente según la diferencia de presiones. El suelo de la cabina puede estar construido con tres tipos diferentes de paneles, según las cargas que vayan a soportar: paneles de cargas ligeras (bajo los asientos de pasajeros) medias (pasillos) y altas RETROCESO DE LA LLAMA ? Este defecto se reconoce por que la llama desaparece de la boquilla y en cambio de ésta sale humo negro. Hay tres tipos de retrocesos: 1. Retroceso momentáneo. 2. Retroceso sostenido. 3. Retroceso total. 29. RETROCESO MOMENTANEO ? La llama retrocede hacia el interior del soplete, con una crepitación, se apaga y se vuelve a encender. Causas: ? El soplete no está ajustado correctamente. ? Una manguera está estrangulada o el diámetro es muy pequeño. ? La

presión del gas es muy baja. ? Obstrucción de la boquilla, ? El orificio de la boquilla esta ensanchado. ? Poco suministro de gas. ? Soplete muy caliente 30. RETROCESO SOSTENIDO ? La llama se traslada hacia atrás y continua quemándose en el interior del soplete, normalmente en el mezclador. Causa: ? El retroceso momentáneo calienta el mezclador o la onda del choque presiona los gases hacia atrás. Correcciones: ? Cerrar las llaves del soplete. Primero el oxigeno. ? Cerrar las llaves de los cilindros. ? Enfriar el soplete. ? Examinar el mezclador y sus acoples. 31. RETROCESO TOTAL DE LA LLAMA Medidas correctivas: ? Instalar válvulas unidireccionales. ? Instalar atrapa llamas. ? Darle un uso correcto al equipo La llama retrocede por el soplete y penetra en una de las mangueras, causando explosión de la misma. En el peor de los casos, si no hay bloqueador de retroceso, el retroceso de la llama puede continuar al interior del regulador y el cilindro. Causas: • Boquilla obstruida y el gas de presión más alta puede fluir a la manguera con menor presión. • Boquilla muy pequeña para la salida del gas y el gas a mayor presión forzará al de menor presión, ya que la boquilla no puede dejar pasar todo el gas. • El operario deja encendido el soplete y corta el suministro de gas en los reguladores. En caso de retroceso total se debe: ? Cerrar las válvulas de los cilindros. ? Controlar que no se ha calentado el cilindro de acetileno. Si está caliente, asegurarse de que la válvula esté bien cerrada. LIQUIDO COMPRIMIDO Y SATURADO. Consideremos un dispositivo embolo que tiene agua liquida a 20°c y una atmosfera de presión le llamamos estado 1, en estas condiciones el agua consiste en una fase liquida y se define como liquido comprimido o liquido sub-enfriado lo que significa que no esta apunto de evaporarse el calor se transfiere al agua hasta que su temperatura aumenta a 40°c a medida que aumenta la temperatura el agua liquida tendrá cierta expansión y por ello aumentara u volumen especifico. Como respuesta a su expansión el embolo se moverá ligeramente hacia arriba durante este proceso el cilindro permanecerá constante en una atmosfera , ya que depende de la presión existente en el exterior y del peso del embolo que son constantes en este estado el agua sigue siendo un liquido comprimido puesto que no ha comenzado a evaporarse. Conforme se transfiere mas color la temperatura aumentara hasta que alcance 100°c en este punto el agua sigue siendo liquido pero cualquier adición de calor no importa cuan pequeña sea ocasionara que u n poco de liquido se evapore. esta por suceder un proceso de cambio de fase de liquido a vapor . Un liquido que esta apunto de evaporarse recibe el nombre de liquido saturado será el estado 2. VAPOR SATURADO O SOBRECALENTADO. una vez empieza la ebullición el aumento de temperatura se detendrá hasta un liquido se evapore por completo la temperatura permanecerá constante. Durante podo proceso de cambio de fase la presión se mantiene constante. Es posible verificarlo con posibilidad colocando un termómetro dentro del agua que hierve sobre un horno, a nivel termal (presión una atmosfera) el termómetro siempre leerá 100°c aun si el recipiente esta cubierto o descubierto. Durante el proceso de evaporación (ebullición) el único cambio observable es un aumento de volumen y una disminución estable en el nivel del liquido y como resultado el liquido convertido en vapor. Cuando este ala mitad de la línea de evaporación estará en estado 3. El cilindro tendrá cantidades iguales de liquido y vapor. Conforme halla calor el proceso de evaporación continuara hasta que la ultima gota se evapore estado 4. En este punto se llena por completo con vapor que supero la frontera de la fase liquida en este momento cualquier perdida de calor cuan pequeña sea provocara que se condense un poco de calor otros El vapor sobrecalentado almacena mas calor que el vapor saturado a la misma presión, y el movimiento de sus moléculas es mucho mas rápido por lo tanto tiene menor densidad Vapor El vapor es un tipo de gas, pero en todo momento está en constante transición entre el estado gaseoso y el líquido. Es un gas cuando está por debajo de su temperatura crítica, pero puede ser condenado como líquido incrementando su presión sin reducir su temperatura. LIQUIDO COMPRIMIDO Es un liquido que se encuentra a una temperatura menor a la de saturación y mantiene un valor constante para la presión. Es decir que es un líquido que no está a punto de evaporarse. El vapor sobrecalentado al tener un bajo coeficiente de transferencia de calor, resulta inútil industrialmente usar el calor interno como fuente de energía. La alta energía interna del vapor y su mínima humedad, lo convierte en una gran alternativa para todo tipo de uso industrial. La baja transferencia de calor lo convierte en ventaja ya que evita que el vapor se condense y pierda sus dos propiedades mas útiles. Conclusiones * Se denomina vapor sobrecalentado al vapor que no está a punto de condensarse cuando ocurre un cambio de fase. * Contiene mayor temperatura y menor densidad que el vapor saturado en una misma presión. Otro FORMACION DE BURBUJAS: Estas se generan cuando se forma vapor dentro de un líquido. Los procesos en la naturaleza se realizan de tal forma que siempre exista un mínimo de alguna cantidad física. Este mínimo se puede presentar en energía, en distancia, en cantidad de movimiento, en tiempo. Así, las burbujas toman forma esférica porque las esferas son las que tienen la menor superficie para la cantidad de vapor encerrada dentro de la burbuja, minimizando también la energía que tiene esa superficie. Este comportamiento tiene que ver con la tensión superficial y fuerza de cohesión en un líquido. • La tensión superficial es la fuerza que se ejerce en la superficie de un líquido • La fuerza de cohesión en un líquido es una fuerza de atracción entre sus moléculas que tiende a mantenerlas unidas. Cuando se forma una gota de agua actúa tanto la fuerza de cohesión como la tensión superficial. Mientras la fuerza de cohesión mantiene unidas a las moléculas del líquido en la gota, la tensión superficial hace que tome la forma esférica, minimizando el área de la superficie que encierra a la gota. De este fenómeno se desprende la dependencia de la tensión superficial en la formación de las burbujas, se destacan 3 casos: 1. Tensión superficial del líquido bajo: moja la superficie, la burbuja es ocluida en el líquido y asciende fácilmente.

2. Tensión superficial media: Existe cierta atracción entre la burbuja y la pared de tubo, deben hacerse más grande para que las fuerzas ascensionales la liberen de la superficie. 3. Tensión superficial elevada Aquí se produce la llamada interferencia. La gran cantidad de vapor formado produce una resistencia de gas al paso del calor y reduce el coeficiente de vaporización a medida que el Δt aumenta. Para compuestos orgánicos la diferencia de temperatura crítica se produce entre 60 y 120 ºF Cuando la vaporización se efectúa directamente en la superficie calefactora se llama ebullición nuclear y cuando se hace a través de una película de gas de interferencia se llama ebullición de película. El calor de Q transferido por unidad de superficie tiene el mismo comportamiento del coeficiente de vaporización. El Q/A se va aumentando con el Δt hasta un valor máximo, luego para mayores incrementos de Δt, no se traduce en mayores incrementos del calor transferido disminuyendo este. Se deduce entonces que las grandes diferencias de temperaturas tan favorables a la conducción y convección, pueden resultar un inconveniente para la vaporización. Los sgtes. factores afectan la transferencia de calor de vaporización: 1- La naturaleza de la superficie y distribución de las burbujas. 2- Propiedades del líquido como: tensión superficial, coeficiente de expansión y viscosidad. 3- Influencia de la diferencia de temperatura sobre evaluación y vigor de las burbujas.