Vapor de Agua FÍS.

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Física

(Lat. vapor). Gas procedente del cambio de estado físico del agua por elevación de la temperatura. Su presencia en la atmósfera influye en los fenómenos meteorológicos, de acuerdo con la proporción existente en el aire, que puede oscilar desde valores prácticamente nulos en las regiones áridas muy frías, hasta valores del orden de 50 g. por m³ (aprox. el 4% de su composición total) en regiones muy cálidas y húmedas (jungla tropical).

La temperatura a la cual el agua hierve produciendo vapor depende de la presión existente. A la presión normal de 1 atmósfera (760 mm. de mercurio) el agua hierve a 100° C, y a la presión de 70 atmósferas, utilizada en sistemas industriales, el punto de ebullición del agua es de 284,5° C. En cambio, si la presión se reduce a 13 mm. de mercurio el agua hierve a 15° C. La información detallada de las propiedades del agua y del v. de a. se encuentra en las llamadas tablas de vapor donde se recogen en función de la temperatura del vapor saturado o de la presión de saturación las densidades del agua líquida y del vapor, el calor de vaporización, la entropía, etc.

Existen fórmulas empíricas, como la de Regnault, que dan el calor de vaporización L (v. CAMBIOS DE ESTADO) del agua en función de la temperatura t:

L (cal/gr)=606,5-0,695 t

Su valor es suficientemente correcto entre 30° y 190° C. Otras fórmulas, como la de Duperray, dan la presión máxima del v. de a. en función de la temperatura (para t > 100° C).

p(kg/cm²)= (t/100 )4.

A veces, el v. de a. es húmedo, es decir, contiene agua líquida en forma de minúsculas gotitas que pueden ser debidas a varias causas. Al circular el vapor por tuberías puede experimentar pérdidas de calor por convección y radiación y, en consecuencia, condensarse en el vapor partículas de agua. También se producen en las máquinas térmicas, si la ebullición es demasiado tumultuosa, o el agua de la caldera posee una alimentación defectuosa. En estos casos se llama título o calidad del vapor húmedo, x, a la cantidad de vapor seco por kilogramo de vapor húmedo. Este título puede expresarse como porcentaje o por una fracción decimal.

Si la temperatura del vapor es superior a la correspondiente a la presión de saturación, se dice que el vapor está recalentado. En estas condiciones el vapor admite un cierto descenso de temperatura sin condensar. El vapor recalentado se comporta de un modo más parecido al gas ideal (v. GASES) que el vapor saturado. La ausencia de humedad mejora el rendimiento de las instalaciones, ya que el vapor permanece seco incluso después de una expansión adiabática y se disminuye la corrosión que el vapor húmedo efectúa sobre los materiales.

Las propiedades del v. de a. suelen indicarse mediante diagramas, de los cuales el más conocido por sus aplicaciones en ingeniería es el diagrama de Mollier (fig. 1).

Consta de un sistema de coordenadas entalpía-entropía en el que se representa la curva de saturación líquido-vapor y las siguientes familias de curvas: a) de- presión constante; b) de temperatura constante; c) de título constante. Las líneas de igual título se unen en el punto crítico, situado sobre la curva de saturación. Las líneas isotermas son rectilíneas en el interior de la curva de saturación y en la zona del vapor seco son prácticamente horizontales, condición que cumplirían exactamente si el vapor se comportara como un gas perfecto, ya que en este caso la entalpía (v.) es función exclusiva de la temperatura y, por tanto, constante. Dentro de la curva de saturación las líneas de presión constante se confunden con las de temperatura constante, ya que durante el cambio de estado el proceso es al mismo tiempo isoterma e isóbaro.

También se utiliza a veces el diagrama temperaturaentropía (fig. 2) o diagrama entrópico (v. ENTROPÍA). En su forma más simple se representan la curva de saturación líquido-vapor, las líneas de presión constante y las líneas de título constante. Dentro de la curva de saturación las líneas isobaras coinciden con las isotermas, mientras que fuera de la misma aquéllas son de crecimiento exponencial. Los segmentos horizontales interceptados por la curva de saturación representan la entalpía de vaporización a la temperatura correspondiente. A medida que la temperatura crece, disminuye el calor de vaporización y los segmentos disminuyen hasta anularse en el punto crítico, donde L=0. Las líneas de título constante representan los lugares geométricos de los puntos de la región de saturación que poseen el mismo grado de humedad, es decir, la misma masa de vapor por unidad de masa total líquido-vapor. Se obtienen dividiendo los segmentos horizontales en partes iguales dentro de la curva de saturación y uniendo los puntos homólogos.

J. AGUILAR PERIS.

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