BARBOUR

El vapor de agua y sus tipos

A raiz de la conferencia "Desinfección de tejidos y otras medidas de prevención en el sector de la moda"  que nos resumió nuestro colaborador JM Cousillas en su artículo, se ha suscitado en nuestro grupo de Telegram un intenso debate acerca de los diferentes tipos de vapor, su producción y sus utilidades. Dado lo interesante del tema y del debate, reproducimos aquí las principales intervenciones. Para finalizar, acabamos con unas definiciones  formales y explicaciones técnicas sobre el vapor de agua y sus diferentes estados.

Hola a todos, los protocolos son necesarios, siempre que sean posibles. Los hay y como estan modificandose diariamente, mejor esperar al definitivo. Mientras tanto lo que marca el sentido comun. En cuanto al vapor, estoy parcialmente deacuerdo. En las tintorerias utilizamos vapor seco o recalentado. Su efectividad en cuanto a la desinfeccion es tremendamente superior. Dejo esta informacion por si sirve de ayuda.

Vicente Claramunt 

¿Sabía usted que las calderas no generan vapor 100% saturado (vapor seco)? Cuando una caldera calienta el agua, las burbujas que rompen la superficie del agua incorporan pequeñas gotitas de agua en la corriente de vapor. A menos que se use un sobrecalentador, esto causará que el flujo de vapor esté parcialmente húmedo (vapor húmedo) debido a la presencia de líquido.

Porcentaje de Sequedad

El porcentaje de sequedad del vapor es usado para cuantificar la cantidad de agua que lleva el vapor. Si el vapor contiene 10% en masa de agua, se dice que es 90% seco, o tiene un porcentaje de sequedad de 0.9.
La sequedad del vapor es importante porque tiene un efecto directo en la cantidad de energía transferible contenida en el vapor (usualmente el calor latente), lo cual afecta la calidad y la eficiencia del calentamiento.
Por ejemplo, el vapor saturado (100% seco) contiene 100% del calor latente disponible a la presión dada. El agua saturada, que carece de calor latente, tiene 0% de sequedad y contiene sólo calor sensible.

 

Otro tema q me encanta calor latente y calor sensible.
La primera vez que supe del vapor seco y del vapor húmedo fue en una visita a Hostelco. 
Debía de ser bastante joven ya que recuerdo que me impresionó el stand de una conocida fábrica de calderas catalana. Tenían allí una enorme caldera con una válvula abierta de la que salía un chorro de vapor, vapor seco anunciaban, tan seco era, que podías poner la mano en el chorro de vapor sin quemarte. Parecía magia.
Básicamente, tal como ha dicho Vicente, el vapor seco o vapor saturado seco es vapor en el que toda el agua está en forma gaseosa, o sea, no hay micro-gotitas de agua suspendidas en él. 
Si hay gotas de agua suspendidas en el vapor el vapor se denomina húmedo, y será más húmedo cuanto mayor sea el porcentaje de esas gotitas. 
Vicente ha escrito:
La sequedad del vapor es importante porque tiene un efecto directo en la cantidad de energía transferible contenida en el vapor (usualmente el calor latente), lo cual afecta la calidad y la eficiencia del calentamiento.
Por ejemplo, el vapor saturado (100% seco) contiene 100% del calor latente disponible a la presión dada. El agua saturada, que carece de calor latente, tiene 0% de sequedad y contiene sólo calor sensible.
Veamos pues que es al calor latente y el calor sensible:
El calor sensible es la cantidad de energía que se aporta a un objeto para que suba de temperatura sin que cambie de fase o estado (que no cambie de solido a liquido o de liquido a gas). En román paladino es el calor que podemos “sentir” y medir con un termómetro. 
El calor latente es la cantidad de energía necesaria para que una sustancia cambie de fase. Se llama latente porque se “esconde”, se le aplica al objeto pero éste no aumenta su temperatura.
Cuando aplicamos calor a un trozo de hielo, la temperatura sube hasta 0ºC, en ese momento la temperatura no continúa subiendo, sino que el calor se utiliza para cambiar de estado (de sólido a líquido). Hasta que todo el hielo se haya convertido en agua la temperatura no continuará subiendo. El calor aplicado durante todo ese tiempo que la temperatura fue de 0ºC hasta que solo tuvimos agua, es el calor latente.
Lo mismo ocurrirá cuando lleguemos a 100ºC. El agua comenzará a hervir, o sea a transformarse en vapor de agua y la temperatura no subirá hasta que toda el agua se haya convertido en vapor.
Cada sustancia tiene su propio calor latente de fusión y de vaporización (que es el que nos interesa), en el caso del agua es de 539 calorías /gramo. O sea que cada gramo de agua a 100ºC necesita que le apliquen 539 calorías para transformarse en vapor.

JM Cousillas

Como sabemos que una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar un ºC la temperatura de un gramo de agua, podremos hacer el siguiente cálculo.
Imaginemos que tenemos un gramo de agua a 20ºC y queremos que ese gramo de agua se transforme en vapor. Tendremos que aplicar calor. 
Aplicando 80 calorías tendremos el agua a 100ºC (ese es el calor sensible), pero si queremos que se transforme en vapor, tendremos que aplicar aún 539 calorías más (el calor latente). O sea necesitamos 5 veces más calor para pasar de agua a vapor, que no para alcanzar los 100 ºC
Por tanto ese gramo de vapor (que por ser totalmente vapor será vapor seco) habrá necesitado: 80 cal + 539 cal = 619 calorías, que tendrá almacenadas.
Imaginemos ahora que de ese gramo de agua vamos a obtener un vapor húmedo, con un 20 % de humedad (en forma de gotitas).
Necesitaríamos aplicar 80 calorías para subir alcanzar los 100ºC pero solo necesitaríamos 431 calorías para transformar el 80% de ese gramo en vapor. Así pues : 80 cal + 431 cal = 511 calorías
Podemos hacer la siguiente tabla:
Con 100% de vapor seco tenemos 619 calorías almacenadas
Con 90% de vapor seco tenemos 565 calorías almacenadas
Con 80% de vapor seco tenemos 511 calorías almacenadas
Con 60% de vapor seco tenemos 403 calorías almacenadas
Con 50% de vapor seco tenemos 350 calorías almacenadas
Vemos cómo bajan las calorías que tiene ese vapor cuanto más húmedo es. Tenemos que pensar que no solo la capacidad de nuestra caldera es importante sino que los propios tubos que transportan el vapor tienen pérdidas por radiación que hacen que éste pierda su calor latente y se convierta en gotitas de agua. 
Cuantas más calorías almacenadas tengamos en ese vapor, más calorías podrá aportar al aplicarlo sobre un textil. El vapor seco pues, transmite mucho más calor a la hora de planchar un prenda. 
Pero, ¿entonces si el vapor seco calienta más que el vapor húmedo, porqué en aquel Hostelco no me quemaba la mano con el vapor seco?
El vapor seco de aquella caldera, como gas que es se disipaba en el aire de la feria y mi mano que permanecía en el chorro tan solo unos instantes, no llegaba a calentarse demasiado. Si el vapor fuese húmedo y hubiese transportado gotitas de agua, estas gotitas se habrían depositado en mi mano mojándola a unos 120-140ºC (según la presión de la caldera) y provocando quemaduras en un segundo.

JM Cousillas

 

Buenos días, ante todo. Al hilo de tus comentarios, ¿ cual sería la presión adecuada de la caldera de nuestras planchas? Según tu explicación, una presion bajas,produciría un vapor muy húmedo y al contrario,

Juan

 

 

Josep no me sonrojes, lo que ha sido bueno ha sido la pregunta de Juan. Porque aunque casi no la he mencionado, la presión resulta fundamental en esta historia, y él se ha dado cuenta. Eso sí que es un lujazo.
Pero antes de contestar quisiera volver un momento a la adolescencia y recordar algo que aprendimos en el instituto y que recordarán los que tengan buena memoria: La ley de los gases ideales.
PV=nRT
Donde:
P es presión, V es volumen ,n son los moles de gas (o sea cuanta cantidad de gas hay), R es una constante (1.9872) y T es la temperatura.
Por tanto podemos ver que los factores que intervienen son: la temperatura, el volumen, la cantidad de agua, y la presión. Y variando uno variamos el resto de factores, o sea la presión puede hacer cambiar la temperatura. 
El agua hierve a 100 ºC a 1 atmosfera, pero si aumentamos la presión, necesitará más temperatura para hervir (por eso las ollas a presión son más rápidas, podemos subir la temperatura y cocer los alimentos a mas de 100ºC, podremos cocer con el agua a 130ºC).
Las autoclaves usan el mismo sistema. Son ollas a presión en los que esterilizar con vapor pudiendo, al aumentar la presión, aumentar la temperatura del agua por encima de los 120ºC.
Por el contrario si subiéramos al Everest a cocer allí un huevo, el agua comenzaría a hervir a tan solo 70ºC ya que en el Everest la presión es de tan solo 0.34 atmosferas
Bien. Respondiendo a tu pregunta y aclarando que no soy técnico en calderas, soltaré una perogullada. La presión adecuada para cada caldera es la que viene marcada de fábrica.
Cada caldera viene preparada para trabajar en un rango de presión determinado, y no debemos cambiarlo. 
Dejando eso claro, según lo expuesto resulta que necesitamos tener presión en la caldera como para poder elevar la temperatura muy por encima de los 100ºC. Pero para que el vapor sea vapor seco del todo no solo la presión es importante sino también el tipo de caldera. Deben estar diseñadas para ello, por lo que lo importante a la hora de comprarlas es saber qué tipo de vapor generan. Eso es lo que debemos preguntar al comprar una caldera. 
Las calderas que producen vapor seco 100% trabajan a presiones de entre 6 y 10 atmosferas y nos dan temperaturas de entre 140ºC y 160ºC. 
El problema es que las calderas que generan un vapor totalmente seco no son baratas, por lo que normalmente optamos por soluciones de compromiso. Yo personalmente nunca he tenido una caldera que me diese un vapor así, aunque estoy seguro que en el grupo tendremos a algún compañero que la tiene. Me encantaría que nos explicase su experiencia. Ya que en teoría se ahorra al trabajar con ellas. Y si hubiera un técnico en la sala o alguien que sepa del tema, que no dude en corregirme si he dicho algo equivocado.

JM Cousillas 

Pero por donde va mi pregunta es si necesitamos realmente el vapor seco para planchar. Todos sabemos que cuando usamos el vapor para planchar es porque facilita el trabajo. El vapor moja y calienta la prenda facilitando el alisado de la misma. El debate sería, es mejor un vapor húmedo para el planchado o seco o depende de lo que quieras planchar.

Juan

 

Hola Juan, respecto a tu pregunta decirte que para un buen planchado siempre es mejor el vapor Húmedo.
Y hay varias explicaciones. 
La primera es puramente de rango físico, como muy bien nos ha indicado JM, el vapor seco encierra una mayor carga energética, tanto de temperatura como de presión, y todos sabemos que ello es contraproducente para muchos tejidos delicados. Rotura y quemado de fibras.
Lo realmente necesario para un buen planchado, no es la temperatura, sino la humedad,
Y eso lo puedes comprobar fácilmente cada día.
El vapor “humedo” como ya bien dice su nombre contiene una mayor cantidad de agua no vaporizada, que es la que realmente desarrugará los tejidos en la acción del planchado.
JM ha indicado muy bien en su intervención porque ocurre eso, para quitar las arrugas en determinadas fibras naturales, se necesita una mayor cantidad de energía. Esta energía solo se puede conseguir en el momento en que el agua pasa de líquido a gas y para eso es necesaria la humedad que solo la puede aportar un vapor húmedo.
La prueba que evidencia mejor este proceso es que para quitar determinadas arrugas muy marcadas y consistentes, en tejidos de algodón, linos o sedas, no nos queda más remedio que mojar directamente la prenda con agua, para conseguir esa sublimación de líquido a gas.
También decirte que la máxima expresión de la perfección del planchado, solo se consigue planchando la prenda totalmente húmeda, como hacían antes las antiguas planchadoras.
Tengo preparados algunos artículos y vídeos demostrativos de este tema que los iremos publicando en su momento. Por eso, la calidad del planchado en húmedo (sobretodo para fibras naturales) es muy superior a la calidad de acabado que confiere a las fibras el planchado a vapor.
Gracias.

Josep Román

 

¿Que es el Vapor de Agua?

El vapor de agua es la fase en que se transforma el líquido en estado gaseoso, luego de estar expuesto a una temperatura cercana al punto de ebullición. El vapor es incoloro e inodoro, aunque suele adquirir una apariencia blanca y turbia cuando se intercala con pequeñas gotas de agua en estado líquido.

En la naturaleza, el vapor se produce al calentarse el agua subterránea a través de diversos procesos volcánicos, lo que da como resultado las aguas termales, los géiseres (un tipo especial de fuente termal), las fumarolas (gases o vapores que se salen a través de grietas) y algunos tipos de volcanes.

Como funciona el vapor de agua

También se puede generar vapor de manera artificial, mediante sistemas tecnológicos como las calderas de combustibles fósiles y los reactores nucleares. De esta manera, el vapor constituye una importante fuente de energía para la industria.

El vapor de agua se puede percibir, por ejemplo, en un día de mucha humedad, en la niebla presente durante el amanecer (es vapor concentrado) o cuando se está en un ambiente frío y se exhala el aire por la boca (el aire de la boca resulta más húmedo que la temperatura ambiente y se condensa al ponerse en contacto con el aire frío).

Vapor Húmedo vs. Vapor Seco

En industrias usuarias de vapor, existen dos términos para el vapor los cuales son, vapor seco (también conocido como "vapor suturado") y vapor húmedo.

  • Vapor seco aplica a vapor cuando todas sus moléculas permanecen en estado gaseoso.
  • Vapor húmedo aplica cuando una porción de sus moléculas de agua han cedido su energía (calor latente) y el condensado forma pequeñas gotas de agua.

Tome por ejemplo una pequeña tetera con agua a su punto de ebullición. El agua primeramente es calentada , y conforme el agua absorbe mas y mas calor, sus moléculas se agitan mas y mas y empieza a hervir. Una vez que suficiente energía es absorbida, se evaporiza parte del agua, lo que puede representar un incremento de tanto como 1600X en volumen molecular.

En algunas ocasiones se puede observar una pequeña neblina saliendo de la boquilla de la tetera. Esta neblina es un ejemplo de que tan seco es el vapor, cuando se libera en una atmosfera mas fría, pierde un poco de su energía al transferirla al aire. Si se pierde suficiente energía las uniones intermoleculares se empiezan a formar nuevamente, y se pueden observar pequeñas gotas de agua en el aire. Esta mezcla de agua en estado liquido (pequeñas gotas) y estado gaseoso (vapor) recibe el nombre de vapor húmedo.tetera vapor

 

 

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.

 

Vapor Saturado

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.

  

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.

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

Tipos de vapor de Agua
 

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

Tipos de vapor de Agua
 

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).

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