Vapor Saturado y Sobrecalentado. - ¿Por qué usar vapor saturado?

El vapor saturado, condición en la cual el vapor no contiene más energía que la que se necesitó para evaporar el agua a una presión dada, se caracteriza por su temperatura. A cada presión de generación le corresponde una temperatura de saturación. La temperatura de saturación correspondiente a cada presión de generación se puede ver en una tabla de vapor. Si el vapor se calienta por encima de su temperatura de saturación, se habla de vapor sobrecalentado. Cuando la temperatura del vapor cae bajo su temperatura de saturación se condensa, liberando la energía latente que se gastó para evaporarlo. Cuando se usa vapor saturado para calentar otros medios, es deseable hacerlo llegar a la superficie de contacto a temperatura de saturación, para que la condensación ocurra de inmediato y la liberación de calor sea máxima. El vapor sobrecalentado en contacto con una superficie a calentar, se enfriará primero, liberando solo parte de su energía; sólo cuando su temperatura caiga a su valor de saturación, se condensará. Por eso, la superficie de calefacción, p.e. un intercambiador de calor, funcionará sólo parcialmente a potencia plena.

En algunos casos, cuando se pretende calentar un medio, se requiere no exceder cierta temperatura por temor de dañar el producto. Llevando vapor saturado a la presión adecuada se garantiza que la temperatura del medio nunca excederá la temperatura de saturación correspondiente.

Válvulas reductoras de presión (VRP) causan sobrecalentamiento

El vapor que produce una caldera está naturalmente saturado, pero típicamente no se genera cerca de los lugares donde se consumirá, razón por la cual viaja distancias considerables por tuberías y codos, perdiendo así presión y energía en el camino y condensándose parcialmente. Para compensar estas pérdidas, el vapor debe ser generado a mayor presión que lo requerido por los consumidores finales. Al llegar a su destino, la presión del vapor deberá ser reducida a los valores requeridos por los consumidores finales. Esto se hace normalmente con una válvula reductora de presión (VRP), instalada antes del consumidor.

Una VRP reduce la presión solamente por expansión del vapor, no se hace trabajo y la energía interna del vapor permanece prácticamente constante (en realidad , algo de trabajo se hace para superar la atracción electrostática de las moléculas de vapor), y el vapor sale de la VRP casi a igual temperatura que entró. Tenemos entonces vapor sobrecalentado, porque la presión cayó, mas no la temperatura.

Válvulas Acondicionadoras de Vapor (VAV)

Un intento de entregar vapor saturado al consumidor es la válvula acondicionadora de vapor. Consiste en una válvula reductora de presión y otra que inyecta agua. Se instala sensores de presión y temperatura corriente abajo; un PID de presión controla la VRP mientras que un PID de temperatura controla la inyección de agua. En la práctica, el PID de temperatura debe ser ajustado considerablemente más arriba de su temperatura de saturación, para evitar agua en la línea corriente abajo. Cada vez que entra en operacion, la VAV necesita algún tiempo para estabilizarse, durante el cual puede salir primero una mezcla de vapor y agua.

GEYSIR II

Una aproximación efectiva es GEYSIR II que, comportándose como una caldera de baja presión, entrega vapor 100% saturado al punto final de consumo. El principio es el siguiente: el vapor de alta presión (posiblemente húmedo) se expande para bajarlo a la presión deseada; acto seguido entra a un recipiente a presión donde un difusor dispersa el vapor en finas venas por un baño de agua refrigerante, del cual emerge como vapor completamente saturado. Agua suavizada o desmineralizada se alimenta para reemplazar el agua del baño consumida (convertida ya en vapor de baja presión). GEYSIR II trabaja por eso con un regulador PID de presión y otro de nivel. Las ventajas son las siguientes:

• - entrega vapor 100% Saturado desde el arranque, sin tiempo de estabilización
• - después de un paro de proceso, mantiene el recipiente presurizado y entrega vapor saturado inmediatamente cuando se vuelve a requerir
• - convierte vapor húmedo en saturado
• - convierte vapor sobrecalentado en saturado

Descarga:
  GEYSIR II - Introducción
  GEYSIR II - Datos técnicos
  GEYSIR II - Aplicaciones
  GEYSIR II - Volante