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¿Qué es el vapor sobrecalentado y cuáles son sus usos?

¿Qué es el vapor sobrecalentado y cuáles son sus usos?

El vapor sobrecalentado suena frío (bien caliente), pero ¿qué es? ¿Para qué se puede utilizar realmente?

Aquí exploramos lo que se entiende por el término vapor sobrecalentado y descubrimos algunos de sus interesantes usos y beneficios.

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¿Qué es el vapor sobrecalentado?

El vapor sobrecalentado es una forma de vapor a una temperatura más alta que el punto de ebullición de su líquido de origen, también conocido como punto de vaporización, bajo una presión determinada.

Es un estado relativo a algo llamado vapor saturado o húmedo. Este tipo de vapor es uno que simplemente excede el punto de ebullición de la fuente a una presión determinada.

El vapor saturado se forma cuando tanto el líquido fuente como el vapor tienen la misma temperatura y las velocidades de evaporación / condensación están en equilibrio. En otras palabras, el vapor y el líquido pueden coexistir en el mismo espacio.

Si se aplica calor y grados de temperatura adicionales al vapor por encima de este punto, entonces se considera una cantidad x "grados sobrecalentados". En este punto, la mayoría, si no todos, los rastros de humedad tienden a borrarse formando vapor "seco" y luego sobrecalentado.

El vapor sobrecalentado "puede, por lo tanto, enfriarse (perder energía interna) en cierta cantidad, lo que da como resultado una disminución de su temperatura sin cambiar de estado (es decir, condensarse) de un gas a una mezcla de vapor saturado y líquido". - Wikipedia.

De hecho, el vapor derivado del agua sobrecalentado tiene tanta energía almacenada que en realidad puede usarse para iniciar incendios.

"Si el vapor insaturado (una mezcla que contiene tanto vapor de agua como gotas de agua líquida) se calienta a presión constante, su temperatura también permanecerá constante a medida que la calidad del vapor (piense en la sequedad o el porcentaje de vapor saturado) aumenta hacia el 100% y se seca ( es decir, sin líquido saturado) vapor saturado. La entrada de calor continua entonces "sobrecalentará" el vapor saturado seco ". - Wikipedia.

El vapor sobrecalentado se puede generar tomando, por ejemplo, vapor extraído de una caldera. Luego se pasa a través de un dispositivo de calentamiento separado, llamado sobrecalentador, para transferir energía adicional al vapor a través del contacto directo o la radiación.

Este tipo de vapor tiene mucha más energía que el vapor saturado o húmedo y puede trabajar más duro que el vapor saturado. Sin embargo, el contenido energético del vapor sobrecalentado es mucho menos útil para determinadas aplicaciones.

“Esto se debe a que el vapor sobrecalentado tiene el mismo coeficiente de transferencia de calor que el aire, lo que lo convierte en un aislante y un mal conductor del calor.

Se prefiere el vapor saturado para aplicaciones de calefacción, mientras que el vapor sobrecalentado se usa principalmente en generación de energía y turbinas. Si se necesita vapor tanto para la generación de energía como para la calefacción, el vapor se puede sobrecalentar y luego atemperar a su condición de saturación ". - nationwideboiler.com.

¿Para qué se utiliza el vapor sobrecalentado?

A continuación se muestran algunos usos típicos del vapor sobrecalentado.

1. Desinfección / Esterilización

Si bien el vapor sobrecalentado tiene algunas aplicaciones de desinfección, no es necesariamente la mejor opción. El vapor sobrecalentado es, después de todo, efectivamente seco.

Esto se debe a que el vapor sobrecalentado tiene algunas desventajas con respecto al vapor saturado o húmedo. Este último es en realidad mejor para transferir su calor que el vapor sobrecalentado, lo que lo hace más adecuado para fines de desinfección.

El vapor sobrecalentado debe alcanzar temperaturas mucho más altas que el vapor húmedo, lo que resulta en la necesidad de que los productos estén expuestos durante un período de tiempo más largo. Por la misma razón, el vapor sobrecalentado no es útil para calentar.

Sin embargo, se puede usar vapor ligeramente sobrecalentado para la desinfección antimicrobiana en cosas como biopelículas y superficies duras.

2. Generación de energía

El vapor sobrecalentado es fantástico para cosas como la generación de electricidad. Su tremenda energía interna puede aprovecharse para reacciones cinéticas a través de la expansión mecánica contra las palas de la turbina y los pistones alternativos.

Se prefiere el vapor sobrecalentado al vapor saturado porque puede liberar gran parte de su energía interna para el trabajo y permanecer por encima del punto de vapor de agua del líquido (a una presión determinada dentro de la turbina / motor de pistón).

A presiones más altas, el vapor húmedo contiene gotas de líquido que generalmente son bastante difíciles de comprimir. Tales gotas también pueden causar daños por impacto a elementos mecánicos de turbinas y motores.

El vapor saturado también puede condensarse a medida que baja la temperatura y la presión. Las gotas de líquido que se forman pueden provocar picaduras en las palas de la turbina.

Con suficiente fuerza, incluso pueden doblar, agrietar o fracturar componentes vitales de la turbina / motor. Obviamente, esto no es deseable, especialmente para turbinas más grandes y caras.

El vapor sobrecalentado también permite velocidades de vapor más altas a través de las tuberías (típicamente 100 m / s). Esto significa que se pueden usar tuberías más pequeñas para transmitirlo (siempre que la caída de presión no sea excesiva).

También es muy utilizado en centrales nucleares.

3. Motores de vapor

El vapor sobrecalentado se utilizó ampliamente en locomotoras de vapor y otras máquinas de vapor. Resultó ser más económico y eficiente que el vapor saturado para impulsar la locomotora.

Debido a que está efectivamente seco, es menos probable que el vapor se condense dentro de los cilindros de la locomotora, lo que reduce la necesidad de drenarlos periódicamente.

4. Procesamiento

El vapor sobrecalentado también se utiliza para diversas aplicaciones de procesamiento como: -

- Secado

- limpieza

- Oxidación por vapor

- Capas

- Ingeniería de reacción

- Secado epoxi

- curado

- Procesamiento de reacciones químicas

- Catálisis

- Sistemas energéticos

- Nanotecnología

Para nombrar sólo unos pocos.

También se puede utilizar en el procesamiento de alimentos con gran efecto. Dado que el vapor sobrecalentado puede transferir calor rápidamente en las circunstancias adecuadas, se puede utilizar para calentar algo rápidamente.

"Las principales ventajas de utilizar vapor sobrecalentado para el procesamiento de alimentos son una mejor calidad del producto (color, contracción y características de rehidratación), menores pérdidas por oxidación y una mayor eficiencia energética" - Alfy A.et al.

5. Control de plagas

El vapor sobrecalentado también se puede utilizar para algunas formas de control de plagas. Puede utilizarse, por ejemplo, para la vaporización del suelo.

Aquí, el vapor se introduce en el suelo, lo que provoca el deterioro de casi todo el material orgánico. La vaporización del suelo es una alternativa eficaz al uso de productos químicos en la agricultura.

¿Cuál es la temperatura del vapor sobrecalentado?

Esto dependerá completamente del líquido de origen en cuestión. Para que el vapor se sobrecaliente, debe exceder el punto de ebullición de ese líquido hasta tal punto que pierda la mayoría, si no todos, los componentes líquidos.


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