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¿Qué es el Vapor Flash y como se Calcula?

El vapor flash es un proceso termodinámico en el que un líquido a alta presión y temperatura se expande rápidamente, lo que resulta en la generación de vapor. Este proceso se utiliza comúnmente en la industria para producir vapor de alta presión y temperatura para su uso en procesos de generación de energía, así como en la producción de petróleo y gas.

El proceso de vapor flash se lleva a cabo en un recipiente cerrado que contiene el líquido a alta presión. Cuando se abre la válvula de salida, el líquido se expande rápidamente debido a la reducción de presión, lo que resulta en la evaporación instantánea de una parte del líquido. La expansión también da lugar a una disminución de la temperatura, ya que la energía térmica se disipa en forma de vapor.

Vapor Flash

El vapor generado en el proceso de vapor flash se puede utilizar en una variedad de aplicaciones, incluyendo la generación de electricidad, la calefacción y el enfriamiento de edificios, y la producción de petróleo y gas. En la industria petrolera, el vapor se inyecta en el subsuelo para calentar el petróleo y el gas atrapados en formaciones rocosas y facilitar su extracción.

Aunque el proceso de vapor flash es relativamente simple, su diseño y operación pueden ser críticos para garantizar una producción de vapor segura y eficiente. Se deben tomar en cuenta factores como la presión y la temperatura del líquido, el tamaño y la geometría del recipiente, la ubicación y el diseño de las válvulas, y la capacidad de la instalación para manejar el volumen y la calidad del vapor producido.

¿Cómo saber la cantidad de vapor flash que se genera?

Supongamos que tenemos 1000 litros de agua (1 m³) y lo inyectamos a 8 barg y 140 °C a razón de 450 kg/h en una cámara que se encuentra a presión atmosférica 1 barg.

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¿Cuánto sería la cantidad de vapor flash generada?

Utilizaremos dos fórmulas para determinar este valor:

mfs = (mc (hc – hfc)) / hfg

Rfs = 100 (mfs / mc)

Donde:

mc: Carga de condensado (kg/h)
mfs: Flujo de vapor flash (kg/h)
Rfs: Relación de vapor flash (%)
hc: Entalpía específica del condensado (kJ/kg)
hfc: Entalpía específica de agua saturada (kj/kg)
hfg: Calor latente del vapor flash (kJ/kg)

Sí utilizamos las tablas de agua y vapor para encontrar los datos necesarios y sustituimos en la formulas obtendremos que:

  • Flujo de vapor flash: 48.5 kg/h
  • Relación de vapor flash: 10.7%

Esto quiere decir que del flujo total de agua de 450 kg/h obtendremos un flujo de vapor de 48.5 kg/h, lo que significa que solo el 10.7% se transforma en vapor, el resto se mantiene en estado líquido.

Usos más comunes que se le da al vapor flash en la industria

El vapor flash se suele utilizar en varias aplicaciones en la industria, entre las que se encuentran:

  1. Separación de mezclas: El vapor flash se utiliza para separar mezclas de líquidos con diferentes puntos de ebullición. Se inyecta vapor flash en la mezcla, lo que produce la evaporación del líquido con el punto de ebullición más bajo, dejando el líquido con el punto de ebullición más alto en su forma líquida.
  2. Generación de energía: El vapor flash se utiliza en plantas de energía geotérmica para generar electricidad. En estas plantas, se utiliza el vapor generado por la liberación de presión de agua caliente subterránea para hacer girar una turbina y producir electricidad.
  3. Recuperación de solventes: El vapor flash se utiliza en la recuperación de solventes en procesos químicos. Se inyecta vapor en la mezcla líquida de solvente y soluto, lo que produce la evaporación del solvente, que luego se condensa y se recupera para su reutilización.
  4. Destilación: El vapor flash se utiliza en la destilación de líquidos para separar componentes de mezclas complejas. El vapor se utiliza para calentar la mezcla, lo que produce la evaporación de los componentes con menor punto de ebullición, que se pueden separar y recoger por condensación.
  5. Tratamiento de aguas residuales: El vapor flash se utiliza en la evaporación de aguas residuales para separar los sólidos disueltos. Se inyecta vapor en el agua residual, lo que produce la evaporación del agua y la concentración de los sólidos disueltos, que luego se pueden recoger y desechar de manera segura.