Transferencia

4. DETERMINACIÓN DE ESTADOS DE VAPOR
4.1 INTRODUCCIÓN Es difícil diferenciar entre vapor y gas, debido a que no existe una línea de demarcación bien definida entre ellos. A menudo, se dice que una sustancia se halla en la fase de vapor, si no se halla muy lejos de su fase líquida (es decir, si puede ser condensada fácilmente). De acuerdo con este concepto, un gas se halla muy alejado de la faselíquida de la sustancia. A igualdad de otras sustancias, un gas tiende a seguir las leyes de los gases ideales; un vapor, en cambio, se aparta notablemente de ellas. En muchos casos, la desviación respecto de las leyes de los gases ideales es tan pronunciada que resulta necesario establecer las propiedades del vapor por medio de tablas o gráficos. El ingeniero encuentra vapores en el campo de lageneración de vapor de agua, de la refrigeración y de la calefacción a vapor de agua. Los vapores se utilizan mucho en el campo de la transferencia del calor. Por lo tanto es de suma importancia estar capacitado para medir algunas propiedades del vapor a fin de que sea posible determinar otras a partir de las primeras. Es axiomático que dos propiedades independientes ( tales como presión,temperatura, volumen, etc.) son suficientes para fijar el estado de una sustancia, de modo que tan bien quedan determinadas todas las demás propiedades. Las dos propiedades más fáciles de medir son la temperatura y presión. Para los gases y los vapores sobrecalentados, la presión y la temperatura son propiedades independientes y por lo tanto su medición permite la determinación de todas las otraspropiedades. 4.2 OBJETIVOS  Aprender el uso del calorímetro de estrangulación para determinar la calidad del vapor.  Determinar la calidad de un vapor que se trabaje en un proceso determinado. 4.3 MARCO TEÓRICO Los líquidos en ebullición liberan vapor a una temperatura igual a la del líquido. Esta se conoce con el nombre de temperatura de saturación para la presión presente. El vapor se condensa a sumisma temperatura de formación para la presión dada. El vapor producido por ebullición de un líquido puede contener gotitas de agua en suspensión. Esto es particularmente cierto cuando la formación del vapor es lo suficientemente rápida como para que se arrastren partículas del líquido y si el vapor se mueve con
38

velocidad suficiente para mantener las partículas en suspensión. Un vapor que seestá condensando contiene también gotitas de líquido en diversas concentraciones. Así los vapores que se hallan a la temperatura de ebullición de su líquido contienen a menudo gotitas del líquido en mayor o menor cantidad. Si un vapor está saturado ( es decir, si su temperatura es la de saturación ), sólo puede tener una temperatura para cada presión dada. ( Se supone que el vapor se halla en unacondición de equilibrio ). La observación de su presión y temperatura permitirá confirmar el hecho de que el vapor se halla saturado. Tales observaciones, sin embargo, no permiten establecer de modo alguno la cantidad de líquido en suspensión. Dado que las propiedades de un vapor saturado dependen de la cantidad de líquido en suspensión, se requieren otros medios, aparte de la medición de presióny temperatura, para determinar las demás propiedades del vapor. 4.3.1 Calorímetros de estrangulación La mayoría de los vapores saturados dan lugar a un vapor sobrecalentado cuando se le somete a un proceso de estrangulación. El estado de un vapor sobrecalentado está determinado por su presión y temperatura. En un proceso de estrangulación se le puede aplicar al fluido la ecuación de laconservación de la energía, para proceso abierto de flujo estable: q – w = h2 – h1 + ec + ep

Gráfico 4.1 La estrangulación causa normalmente una gran reducción del caudal. Así, la energía cinética antes del dispositivo de estrangulación es muy baja y resulta por lo general despreciable. Durante la estrangulación del fluido, hay un aumento de velocidad y por lo tanto de energía cinética. No obstante...