Tipos de Vapor e Suas Aplicações

Quais são Algumas das Aplicações do Vapor?

O vapor se refere à matéria em estado gasoso. Apesar de não ser limitado ao vapor gerado da água já que há muitos tipos diferentes de vapor no mundo, o termo ‘vapor’ é normalmente mais usado para referir-se aos estados gasosos de água.

O vapor de água surge quando a água é aquecida até o ponto de ebulição sob uma pressão constante, que faz com que ela se vaporize. Nos últimos tempos, o alcance do uso deste ‘vapor gerado da água’ expandiu-se do uso somente na indústria para usos domésticos, como fornos a vapor e limpadores a vapor.

As principais aplicações do vapor podem ser divididas à grosso modo em aplicações de aquecimento / umidificação e aplicações motrizes / de acionamento.

Para a finalidade deste artigo, dividiremos os tipos de vapor em categorias a partir do ponto de vista das aplicações em que são usadas.

Vapor para Aquecimento / Umidificação

Vapor de Pressão Positiva

Este tipo de vapor é normalmente mais usado em plantas / fábricas. Amplamente usado para aquecer e umidificar em equipamentos como trocadores de calor e evaporadores, é normalmente usado em pressões entre 0,1 – 5 MPa (abs) e à temperaturas de 110 – 250 °C.

Em muitos casos o vapor é usado no estado saturado, conhecido como vapor saturado, pois a relação entre a pressão e a temperatura é fixa e é possível aquecer rapidamente através do calor latente. Na indústria de processamento de alimentos, o vapor superaquecido é usado algumas vezes como fonte de calor para cozimento e secagem/desidratação. O vapor superaquecido à 200 – 800 °C à pressão atmosférica é particularmente fácil de ser manuseado e é usado em fornos de vapor de uso doméstico no mercado de hoje.

Vapor a Vácuo

O uso do vapor à temperaturas abaixo de 100 °C e à pressão atmosférica, que é convencionalmente usada como um meio de aquecimento na faixa de temperatura na qual se utiliza água quente, tem crescido rapidamente nos últimos anos.

Quando se utiliza vapor saturado da mesma forma que o vapor de pressão positiva, a temperatura do vapor pode ser alterada rapidamente ao ajustar a pressão, fazendo com que seja possível atingir uma precisão no controle de temperatura que não é possível com água quente. Entretanto, um mecanismo de geração de vácuo deve ser usada em conjunto com o equipamento, pois apenas a redução da pressão não fará com que caia abaixo da pressão atmosférica.

Vapor para Movimento / Acionamento

Este tipo de vapor é usado para propulsão (como uma força motriz), em aplicações como turbinas de vapor. Um exemplo disso, que já era familiar para a maioria das pessoas já há muitos anos atrás é a locomotiva a vapor. Entretanto, nos últimos anos, o uso do vapor como força motriz em nosso entorno tornou-se bastante raro. Entretanto, o desenvolvimento e evolução de tecnologias que usem o vapor como força motriz continua até os nossos dias.

A turbina a vapor é um equipamento que é essencial para uma usina de energia termoelétrica. Em um esforço para melhorar a eficiência, têm ocorrido avanços para usar o vapor em pressões e temperaturas cada vez maiores. Há algumas usinas de energia termoelétrica que usam vapor 25 MPa (abs), superaquecido à 610 °C, com pressão supercrítica em suas turbinas. Para evitar estragos aos equipamentos das turbinas a vapor causados pela entrada de condensado, evita-se o uso de vapor úmido e na maioria dos casos usa-se vapor superaquecido. No entanto, em usinas de energia nuclear, deve-se evitar o uso de vapor de alta temperatura, uma vez que causaria problemas ao material usado nos equipamentos das turbinas. Então, normalmente usa-se vapor saturado de alta pressão.

Distribuição dos Vários Tipos de Vapor

Distribuição dos Vários Tipos de Vapor

Clique no nome de cada tipo de vapor para ver uma aplicação típica deste tipo de vapor.

Animações de Aplicações para Tipos Diferentes de Vapor

Vapor para Aquecimento / Umidificação (Saturado): Trocador de Calor Casco e Tubos

O vapor que foi usado para elevar a temperatura do produto torna-se condensado e é descarregado do purgador de vapor.

Vapor para Aquecimento / Umidificação (Superaquecido)

Comparado ao uso de ar quente para aquecimento, o uso do vapor saturado tem o benefício de permitir o aquecimento em um estado livre de oxigênio oferecendo um desempenho de aquecimento muito alto. Avanços têm sido feitos na pesquisa em direção ao desenvolvimento desta tecnologia para aplicações comercialmente viáveis.

Vapor Superaquecido à Pressão Atmosférica: Forno a vapor para Uso Doméstico

O vapor de água aquecido até que se torne vapor superaquecido à pressão atmosférica em altas temperaturas de 100 °C e acima transfere o calor muito bem e oferece um excelente desempenho de cozimento. Uma característica adicional deste vapor superaquecido é sua facilidade de manuseio devido ao fato de estar à pressão atmosférica.

Vapor a Vácuo (Saturado): Sistema de Aquecimento de Vapor a Vácuo (VM-H): Tipo Pacote

Comparado ao sistema de aquecimento de água quente, este sistema oferece velocidade e aquecimento uniforme, atingindo rapidamente a temperatura estabelecida sem desigualdades de temperatura.

Vapor para Propulsão / Acionamento: Rotor de Turbina de Condensado/Vapor

A força motriz do vapor faz as aletas girarem, o que faz girar o rotor vinculado ao gerador de energia, e esta rotação gera eletricidade.

É certo que há a produção tanto do vapor saturado como do vapor superaquecido quando a água é submetida à uma mudança de fase e se torna um gás, ainda que as propriedades destes dois tipos de vapor sejam diferentes entre si. Além disso, há um tipo de água chamada de ‘água crítica’ que não é nem vapor nem água. Discussões mais aprofundadas sobre as diferentes propriedades destes dois tipos de vapor podem ser encontradas no Os Vários Estados do Vapor