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El Agua como Fluido Caloportador

La industria procesa grandes cantidades de energía en equipos e instalaciones en las que su principio básico de funcionamiento es mover energía, utilizando un fluido que como su nombre lo indica transporta calor (caloportador). El fluido caloportador más utilizado, sin dudas, es el agua, en los estados liquido y vapor, aunque también esta muy extendido el uso de productos inorgánicos como el amoniaco y otros orgánicos como los freones.

Lo que hoy comentaremos hace referencia exclusiva al agua y al vapor, aunque puede ser aplicable a cualquier fluido que realice el cambio de fase. La energía acumulada en el agua al suministrarle calor, por ejemplo utilizando una caldera, y cedida en los puntos de utilización, es una de las formas más comunes para la transmisión de calor entre puntos distantes en la industria.

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El agua es el fluido caloportador más utilizado gracias a:

  • Facilidad de obtención
  • Es económica
  • Tiene un elevado calor especifico
  • Elevado calor de vaporización
  • Temperatura ajustable fácilmente ajustando su presión.
  • No es tóxica ni supone riesgo de explosión o incendio.

Otros Fluidos caloportadores utilizados en la industria

  • Aire
  • Sales Fundidas
  • Mercurio
  • Sodio líquido
  • Aceites térmicos

Conceptos a tener en cuenta en el estudio del Agua como caloportador

Cuando revisamos la bibliografía que hace referencia al agua en los sistemas energéticos, nos encontraremos con formas especificas de llamar cada estado. Ágamos un resumen:

1- El calor que acumula el agua al pasar de una temperatura inicial X hasta una temperatura cualquiera Y se denomina calor sensible a dicha temperatura.

2- Cuando el agua llega a 100 ºC y 1 atmosfera, se denomina liquido saturado. Es la región límite entre el líquido subenfriado y la mezcla líquido vapor. En ese punto se inicia el cambio de fase del líquido al vapor.

3- El calor absorbido por el agua una vez alcanzada la temperatura de vaporización, para cambiar su estado de líquido a vapor se denomina calor latente, obteniéndose al final vapor saturado.

4- El líquido a una temperatura inferior a la de su punto de ebullición para una presión determinada recibe el nombre de liquido subenfriado.

Se debe comprender que al someter a agua a un aumento de presión la temperatura a la cual comienza su vaporización también crece. Esto sucede por que el aumento de presión hace que las moléculas de agua encuentren mayor dificultad para abandonar el liquido, lo que obliga a un aumento en la aportación de energía (temperatura) para romper las fuerzas de cohesión moleculares.

Utilización de vapor como caloportador

Si nos encontramos utilizando vapor saturado y este cede calor, debemos tener en cuenta que este lo hace cediendo calor latente. Cuando haya cedido todo el calor latente que posea cambiará su fase y se convertirá en líquido saturado. Cuando el vapor se condensa siempre conlleva que este ceda su calor latente en la misma cantidad que se tuvo que aportar para su formación.

Volumen que ocupa el vapor

El vapor, era con anterioridad una masa de agua con menor volumen, al aumentarle la temperatura a una presión determina se convirtió en vapor. Este vapor, si tomamos como partida de ejemplo 1 kg de agua a presión atmosférica, ocupa el orden de 1700 veces más volumen que en su estado líquido inicial. La misma cantidad de vapor sometida a una presión de 20 kg/cm2 todavía ocuparía casi 100 veces más volumen que el kilogramo de agua líquida.

volumen del vapor de agua

Estos volúmenes, sin duda considerables, se deben tener en cuenta para implementar un correcto dimensionamiento de las instalaciones. Deben existir purgadores de vapor bien seleccionados y dimensionados según las condiciones de trabajo. Si el condensado se llega a desplazar a la velocidad del vapor sin dudas provocaría grandes daños en las instalaciones.

Espero te haya sido de utilizad esta información, compártela y permite que otras personas puedas hacer uso de ella. 😉

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