Vapor para niños
El vapor es agua en estado gaseoso. Se forma cuando el agua se calienta mucho, ya sea hirviendo o evaporándose. El vapor de agua puro es invisible. Sin embargo, a menudo llamamos "vapor" a la niebla visible que vemos. Esta niebla está hecha de pequeñas gotas de agua que se forman cuando el vapor de agua se enfría y se condensa.
El agua hierve a 100 grados Celsius (212 °F) a nivel del mar. Pero en lugares muy altos, como en las montañas, el agua hierve a una temperatura más baja. Si el vapor se calienta aún más después de que toda el agua líquida se ha evaporado, se convierte en vapor sobrecalentado.
Para que el agua se convierta en vapor, necesita mucha energía. Esta energía se llama entalpía de vaporización. Cuando el agua se convierte en vapor, su volumen aumenta unas 1,700 veces. Este gran cambio de volumen puede usarse para generar movimiento. Así funcionan las máquinas de vapor, como los motores de pistón y las turbinas. Las máquinas de vapor fueron muy importantes en la Revolución Industrial. Hoy en día, las turbinas de vapor modernas producen más del 80% de la electricidad del mundo. Si el agua líquida toca una superficie muy caliente o pierde presión rápidamente, puede causar una explosión de vapor.
Contenido
Tipos de vapor y sus características
El vapor se produce calentando agua, generalmente en una caldera. Esto se hace quemando carbón u otros combustibles. También se puede usar energía solar para crear vapor.
¿Qué es el vapor húmedo?
El vapor que todavía contiene pequeñas gotas de agua se llama vapor húmedo. Imagina el vapor que sale de una olla hirviendo; a menudo se ve como una nube.
¿Cómo se forma el vapor sobrecalentado?
Si el vapor húmedo se sigue calentando, las gotas de agua se evaporan. Cuando toda el agua líquida ha desaparecido y el vapor se calienta por encima de su punto de ebullición para esa presión, se convierte en vapor sobrecalentado. Este tipo de vapor es muy eficiente para muchas aplicaciones.
Herramientas para entender el vapor
Los ingenieros y científicos usan "tablas de vapor" y "diagramas de fase" para entender cómo se comporta el vapor. Estas herramientas les ayudan a diseñar y operar equipos que usan vapor, como las centrales eléctricas. Los diagramas de fase muestran cómo cambian las propiedades del vapor con la temperatura y la presión.
| Diagrama de entalpía-entropía (hs) para vapor | Diagrama de presión-entalpía (ph) para vapor | Diagrama de temperatura-entropía (Ts) para vapor |
Usos importantes del vapor
En la agricultura
El vapor se usa para esterilizar el suelo en la agricultura. Esto ayuda a eliminar organismos dañinos sin usar productos químicos. Así, se mejora la salud del suelo.
En el hogar
El vapor es útil en casa para muchas cosas. Se usa para cocinar verduras, limpiar telas, alfombras y pisos. También se usa para calentar edificios. En todos estos casos, el agua se calienta en una caldera y el vapor lleva la energía al lugar deseado. El vapor también ayuda a planchar la ropa, eliminando arrugas o creando pliegues.
Generación de electricidad
Desde el año 2000, casi el 90% de toda la electricidad del mundo se produce usando vapor. Las turbinas de vapor son clave en este proceso. Después de que el vapor se usa para generar electricidad, generalmente se enfría y se convierte de nuevo en agua. Esta agua se devuelve a la caldera para ser usada otra vez.
En algunos lugares, como en el sistema de vapor de la ciudad de Nueva York, el vapor se usa para generar electricidad y luego se envía a los edificios cercanos para calentarlos. Este proceso se llama cogeneración. El sistema de Nueva York es el más grande del mundo, llevando vapor a 100,000 edificios en Manhattan.
Almacenamiento de energía
El vapor también puede almacenar energía. Esto es posible porque el agua necesita mucha energía para convertirse en vapor. Esta energía se puede guardar y usar más tarde.
Las locomotoras de vapor sin fuego son un ejemplo. Estas locomotoras no tienen una caldera que queme combustible. En su lugar, llevan un gran tanque lleno de vapor que obtienen de fábricas cercanas. Usan este vapor almacenado para moverse. Eran muy útiles en lugares donde había riesgo de incendio, como en fábricas de papel.
Elevación de objetos
El vapor es un gas ligero que puede usarse para levantar objetos. Es más ligero que el helio y el aire caliente. A diferencia del hidrógeno, no es inflamable. Además, es barato y abundante. Sin embargo, el vapor necesita mantenerse caliente para no condensarse, lo que ha limitado su uso en proyectos grandes.
Trabajo mecánico
Las máquinas de vapor y las turbinas de vapor usan la expansión del vapor para mover un pistón o una turbina. Esto genera trabajo mecánico. Es muy eficiente porque el vapor condensado puede volver a la caldera como agua líquida con poco esfuerzo. La condensación del vapor en agua suele ocurrir al final de una turbina de vapor para maximizar su eficiencia. Los ingenieros usan un modelo llamado "ciclo Rankine" para entender cómo funcionan estas máquinas.
Esterilización y limpieza
El vapor a presión se usa en aparatos llamados autoclaves. Estos se usan en laboratorios para esterilizar herramientas y equipos, eliminando bacterias y otros microorganismos. El vapor, especialmente el vapor seco, es un agente de limpieza muy efectivo y no tóxico.
El vapor también se usa para limpiar fibras y otros materiales, a veces antes de pintarlos. Es muy bueno para derretir grasa y aceite endurecidos, lo que lo hace útil para limpiar pisos, equipos de cocina y motores. Usar vapor para limpiar tiene ventajas: puede trabajar a temperaturas más altas y usa menos agua que un chorro de agua caliente.
En tuberías
El vapor se usa en las tuberías de las industrias. También se usa para calentar tuberías y recipientes, manteniendo una temperatura constante en su interior.
Tratamiento de materiales
- Madera: El vapor se usa para doblar madera, eliminar insectos y hacerla más flexible.
- Hormigón: Se usa vapor para acelerar el secado del hormigón, especialmente en piezas prefabricadas. Hay que tener cuidado, ya que el hormigón ya produce calor al secarse, y el vapor podría añadir demasiado calor.
Galería de imágenes
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Erupción en fase líquida de Castle Geyser en Yellowstone Park
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Un diagrama de temperatura versus entropía para el vapor
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Diagrama de Mollier de entalpía versus entropía para el vapor
Ver también
- Vaporera o cocina de vapor
- Géiser - vapor generado por el calor de la Tierra
- Locomotora de vapor
- Energía nuclear: las centrales eléctricas usan vapor para generar electricidad
Véase también
En inglés: Steam Facts for Kids
