Os Vários Estados do Vapor

Quais são Alguns dos Estados do Vapor?

Se a água for aquecida, ela se tornará ‘vapor gerado de água’, ou água em estado gasoso. As propriedades deste vapor variam muito dependendo da combinação das condições de pressão e de temperatura às quais o vapor estiver submetido.

No artigo Tipos de Vapor e Suas Aplicações, dividimos o vapor em categorias a partir do ponto de vista das aplicações em que os diferentes tipos de vapor são usados, mas para a finalidade da discussão deste artigo, dividiremos o vapor em categorias baseadas no estado do vapor.

Vapor Saturado

Este é o tipo mais familiar de ‘vapor’. O vapor no estado saturado é feito tanto de água na fase líquida quanto de água na fase gasosa. Em outras palavras, a taxa de evaporação é igual à taxa de condensação. O vapor gerado através do uso de uma caldeira é fundamentalmente vapor saturado. Ele tem muitas propriedades que o tornam uma excelente fonte de calor, e portanto, é muito usado como uma fonte de calor de 100 °C – 200 °C.

O vapor saturado é muito usado como uma fonte de calor pelos seguintes motivos:

  • O aquecimento rápido e uniforme é possível através do calor latente
    • Melhora a qualidade dos produtos e a produtividade
  • Pode-se estabelecer precisamente a pressão e a temperatura
    • É possível controlar a pressão ao invés de controlar a temperatura
  • Alto coeficiente de transferência térmica
    • A pequena área necessária para a transferência térmica permite uma redução dos gastos iniciais com equipamentos
  • Origina-se da água, então…
    • Seguro e de baixo-custo

Levando em consideração o exposto acima, é necessário ter em mente o seguinte ao aquecer com vapor saturado:

  • A perda de calor por radiação faz com que parte do vapor se condense, formando condensado, que deve ser removido através da instalação de purgadores de vapor nas linhas de transporte de vapor
  • A eficiência do aquecimento é prejudicada se o vapor for usado no lugar de vapor extremamente seco
  • Se a pressão cair devido à uma queda de pressão causada por fricção na tubulação, etc., a temperatura também pode cair

Vapor superaquecido

O vapor superaquecido é criado pelo aquecimento adicional do vapor saturado, produzindo vapor com uma temperatura maior de vapor do que o vapor saturado à mesma temperatura. Este tipo de vapor é usado principalmente em aplicações de propulsão / acionamento, e é raramente usado em aplicações de aquecimento.

Os principais motivos do vapor superaquecido ser raramente usado como uma fonte de calor são os seguintes:

  • Há variações de temperatura durante o aquecimento porque a parte superaquecida é sensível ao calor
    • Tem efeito sobre a qualidade dos produtos
  • Mesmo se a pressão for constante, a temperatura não pode ser estabelecida precisamente
    • Não pode usar controle de pressão
  • Baixa eficiência de transferência térmica devida ao baixo coeficiente de transferência térmica
    • Tem efeito sobre a produtividade e o gasto inicial com equipamentos

Como podemos ver, não há vantagens em usar o vapor superaquecido ao invés do vapor saturado como fonte de calor em trocadores de calor. Por outro lado, quando visto como uma fonte de calor para aquecimento direto como um ‘gás de alta temperatura’, ele tem a vantagem em relação ao ar quente de poder ser usado como fonte de aquecimento em condições livres de oxigênio, e tem-se realizado pesquisas em aplicações de processamento de alimentos tais como cozimento e secagem.

Os principais motivos do vapor superaquecido ser usado como uma fonte motriz de turbinas são os seguintes:

  • Para manter a secura do vapor em equipamentos movidos a vapor, onde o desempenho seja prejudicado pela presença de condensado
  • Para melhorar a eficiência térmica

O vapor em estado superaquecido é vantajoso tanto para o abastecimento quanto para a descarga, pois nenhum condensado gerador de erosão será gerado dentro do equipamento movido a vapor. Além disso, como a eficiência térmica teórica da turbina é calculada a partir do valor de entalpia na entrada e na saída da turbina, ao aumentar o grau de superaquecimento e a pressão, a entalpia aumenta no lado da entrada da turbina, sendo eficaz portanto para aumentar a eficiência térmica.

Água Supercrítica

A água supercrítica é a água em um estado que excede o ponto crítico da água, 2206MPa, 37395 °C. No ponto crítico, o calor latente do vapor é zero. Quem tiver uma tabela de vapor à mão poderá checar por si mesmo. Isto significa que o volume específico da parte que é líquida é exatamente o mesmo do volume específico da parte que é vapor.

Em outras palavras, a água que está mais quente / à uma pressão maior, está em um estado indistinguível que não é nem líquido nem gás. É usado para movimentar turbinas em usinas de energia que demandem alta eficiência. Estão sendo realizadas pesquisas com ênfase em seu uso como um fluido que tenha as propriedades de um líquido e de um gás, e que tenha em particular as características de um solvente para reações químicas.

Distribuição dos Vários Tipos de Vapor

Distribuição da Pressão e da Temperatura de Vários Tipos de Vapor

Distribuição da Pressão e da Temperatura de Vários Tipos de Vapor

Clique no nome de cada tipo de vapor para ver o estado deste tipo de vapor.

Os Vários Tipos dos Estados do Vapor

Estado Líquido

Estado Líquido


A água neste estado é a mais familiar para nós. Diz-se que aproximadamente 70% do peso do corpo humano é água. A água é estabilizada como um líquido sob temperatura normal e pressão normal pelo movimento das ligações de hidrogênio.

Vapor Saturado



O vapor saturado se condensa no instante que perde seu calor latente. Então, quando o vapor saturado é descarregado na atmosfera pelo eliminador da tubulação, parte dele condensa quando ele entra em contato com a atmosfera, e nuvens de vapor branco (gotículas de água) se formam. O calor fornecido aumenta a energia interior e o movimento das moléculas é acelerado. A maior atividade das moléculas causa a quebra das ligações de hidrogênio e a água é vaporizada, formando o ‘vapor’.

Vapor superaquecido



Na medida em que conserva seu estado superaquecido, o vapor superaquecido não se condensará mesmo se entrar em contato com a atmosfera e a temperatura cair. Como resultado, não há formação de nuvens de vapor. O vapor superaquecido mantém mais calor do que o vapor saturado à mesma pressão, e o movimento de suas moléculas é mais rápido, então ele tem uma densidade menor (= maior volume específico).

Água Supercrítica

Estado Líquido


Como é a Água Supercrítica ao Olho Nu

Apesar de não ser possível dizer através da observação, é água em uma forma que não é nem líquida nem gasosa. A idéia geral é a de um movimento molecular que está próximo de um vapor gasoso, e de uma densidade próxima à da água líquida.