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O que é vapor?

Vapor é o gás formado quando a água passa do estado líquido para o gasoso. A nível molecular, isto ocorre quando as moléculas de H20 conseguem se libertar das pontes (i.e. pontes de hidrogênio) mantendo-se juntos.

Como funciona o vapor

Na água líquida, moléculas de H20 estão sendo constantemente mantidas juntas e separadas. No entanto, à medida que as moléculas de água são aquecidas, as pontes que conectam as moléculas começam a quebrar mais rapidamente do que elas possam se formar. Eventualmente, quando calor suficiente é fornecido, algumas moléculas vão quebrar num estado mais livre. Estas moléculas ‘livres’ formam o gás transparente que nós conhecemos como vapor, ou mais especificamente vapor seco.

Vapor Seco vs. Vapor Úmido

Nas indústrias que utilizam vapor, geralmente são referidos dois tipos de vapores , que são o vapor seco (também chamado de “vapor saturado”) e o vapor úmido.

– Vapor seco aplica-se ao vapor quando todas as suas moléculas de água mantém em estado gasoso. É um gás transparente.
– Vapor úmido aplica-se ao vapor quando uma porção das suas moléculas de água já deram suas energias (calor latente) e condensam para formar pequenas gotículas de água.

Tomemos o exemplo de uma chaleira fervendo água. A água é primeiramente aquecida usando um elemento. À medida em que a água absorve mais e mais calor através do elemento, suas moléculas se tornam mais agitadas e começam a ferver. Uma vez que energia suficiente é absorvida, parte da água se vaporiza, o qual pode representar um aumento em torno de 1600X em volume molecular.

De vez em quando, uma névoa pode ser vista saindo para fora do bico. Esta névoa é um exemplo de como é o vapor seco, quando este é lançado para uma atmosfera mais fria, perde parte de sua energia transferindo-o para o ar ambiente. Se energia suficiente for perdida até que as ligações moleculares iniciem a sua formação novamente, pequenas gotículas podem ser vistas no ar. Esta mistura de água no estado líquido (pequenas gotículas) e estado gasoso (vapor) é chamado de vapor úmido.

Para maiores informações sobre a natureza e os vários tipos de vapores, leia o artigo a seguir: Tipos de Vapor

Vapor como Fonte de Energia

Vapor desempenhou um papel vital na revolução industrial.A modernização do motor a vapor no início do século 18 levou a grandes avanços como a invenção da locomotiva a vapor e barco a vapor, para não mencionar o forno a vapor e martelo a vapor. O último não é uma referência ao golpe de aríete encontrado em tubulação de vapor, mas sim a um martelo a vapor usado para moldar peças forjadas.

Hoje em dia, no entanto, motores de combustão interna e eletricidade têm frequentemente substituído o vapor como fonte de energia. Mesmo assim, o vapor ainda está sendo vastamente usado em usinas hidrelétricas e para algumas largas aplicações na escala industrial.

Vapor como Fonte de Calor

Vapor é hoje mais conhecido principalmente por suas aplicações de aquecimento, tanto como fonte de calor direta e indireta.

Aquecimento direto por vapor

O método de aquecimento direto por vapor refere-se a prcoessos onde o vapor está em contato direto com o produto que está sendo aquecido.

O exemplo abaixo mostra os bolinhos chineses sendo cozidos. Uma cesta de vapor é colocada sobre uma panela de água fervente. À medida que a água ferve, o vapor sobe para dentro da cesta e cozinha a comida. Nesta configuração, a caldeira (panela) e vaso (cesta) estão combinados juntos.

O princípio por trás da comida a vapor está em permitir o contato direto do vapor com o produto a ser aquecido, onde o calor latente do vapor pode ser transferido diretamente para a comida, e as gotículas de água formadas através da condensação podem fornecer umidade.

Na indústria, o método de aquecimento direto por vapor é frequentemente usado para cozinha, esterilização, sistema de extinção de incêndio a vapor, vulcanização e outros processos.

Aquecimento indireto por vapor

O método de aquecimento indireto por vapor refere-se a prcoessos onde o vapor não está em contato direto com o produto que está sendo aquecido. É amplamente utilizado na indústria porque proporciona um aquecimento rápido e uniforme. Este método usa frequentemente um trocador de calor para aquecer o produto.

A vantagem deste método sobre o aquecimento direto por vapor está no fato em que as gotículas de água formadas durante o aquecimento não irão afetar o produto. O vapor pode, portanto, ser utilizado em uma variedade de aplicações, tais como fusão, secagem, ebulição e semelhantes.

Aquecimento indireto por vapor é utilizado em ampla gama de processos tais como aquelas para produção de comidas e bebidas, pneu, papel,cartão,combustíveis como gasolina e medicamentos, para citar apenas alguns.

Para maiores detalhes sobre o uso do vapor na indústria, leia o artigo a seguir em:
Principais aplicações para o vapor