Condensación (cambio de estado)
La condensación es el cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa (generalmente en vapores) y pasa a forma líquida.[1] Es el proceso inverso a la vaporización, si se produce un paso de estado gaseoso a estado sólido de manera directa, el proceso es denominado sublimación inversa o deposición. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se denomina solidificación.
Proceso de condensación
Aunque el paso del gas a líquido depende, entre otros factores, de la presión y de la temperatura, generalmente se llama condensación al tránsito que se produce a presiones cercanas a la ambiental. Cuando se usa una sobrepresión elevada para forzar esta transición, el proceso se denomina licuefacción.
El proceso de condensación suele tener lugar cuando un gas es enfriado hasta su punto de rocío, sin embargo este punto también puede ser alcanzado variando la presión del gas. El equipo industrial o de laboratorio necesario para realizar este proceso de manera artificial se llama condensador.
La ciencia que estudia las propiedades termodinámicas del aire húmedo y los efectos que tiene la variación de la humedad atmosférica sobre los materiales y el ser humano se denomina psicrometría. Las interrelaciones entre los parámetros que determinan la condición del aire húmedo se representan en los diagramas psicrométricos. La condensación es un proceso regido con los factores en competición de energía y entropía. Mientras que el estado líquido es más favorable desde el punto de vista energético, el estado gas es el más entrópico.
De a Sólido Líquido Gas Plasma Sólido N/A Fusión Sublimación - Líquido Solidificación N/A Ebullición/Evaporación - Gas Deposición Condensación N/A Ionización Plasma - - Recombinación/Deionización N/A
Condensación en la naturaleza
En la naturaleza se da el proceso de la condensación de vapor de agua al bajar la temperatura, por ejemplo, con el rocío en la madrugada. El vapor solo se condensa en una superficie cuando la temperatura de dicha superficie es menor que la temperatura de saturación para la presión a la que se encuentra el vapor. Durante este proceso la molécula de agua libera energía en forma de calor, esto tiene parte de la responsabilidad de la sensación de temperatura mayor en un ambiente muy cálido y muy húmedo: la humedad que condensa en nuestra piel nos está transmitiendo un calor adicional. Adicionalmente, esta humedad hace inútil el proceso natural de refrigeración por sudor y evaporación. La temperatura ambiental también aumenta ligeramente.
Aplicaciones
La condensación es esencial para el proceso de destilación, un proceso muy importante tanto para el trabajo en el laboratorio como para aplicaciones industriales.
El hecho de que la condensación sea un proceso natural, el llamado rocío, provoca que sea de gran utilidad para conseguir agua: Podemos encontrar muchas estructuras creadas con el único propósito de conseguir agua a partir de la condensación, como el caso del estanque de rocío o un colador para recoger la humedad del aire. Muchos de los sistemas que se usan para recoger agua a partir de la condensación son usados para aprovechar y mantener la humedad de la tierra en zonas con una avanzada desertificación en proceso. Algunas organizaciones educan a los habitantes de dichas zonas para ayudarles a afrontar la situación.[2]
Central de vapor
En las centrales de vapor, el vapor de escape de la turbina de vapor se enfría en el condensador y se condensa en agua. Esta agua se utiliza de nuevo como agua de alimentación para el generador de vapor. El resultado es un circuito cerrado.
Redes de calefacción
En las plantas químicas, la condensación del vapor de agua es una variable económicamente significativa, ya que el suministro de energía para los procesos químicos se realiza con vapor de agua. Una vez liberada la energía térmica, hay agua condensada, que se recoge a través de conductos anulares. Esta agua normalmente "pura" se devuelve al generador de vapor como la denominada agua de alimentación para la generación de vapor luego de haber pasado por controles de calidad y un posible tratamiento. La recirculación del condensado puede suponer un gran ahorro.
Las redes de calefacción de trenes o edificios también utilizan en parte vapor húmedo para el transporte de calor. La temperatura del radiador se ajusta por sí misma a un máximo de unos 100 °C (temperatura de condensación del agua a las bajas sobrepresiones utilizadas).
Condensación de gases de combustión
Los gases de combustión procedentes de la combustión de combustibles fósiles, materiales biogénicos y residuos domésticos contienen altas proporciones de vapor de agua.
En las instalaciones de combustións modernas, los gases de combustión se enfrían en un condensador. El objetivo es aprovechar el calor latente del componente de vapor. El condensado separado contiene, además de agua, otras sustancias acompañantes, cuya liberación a la atmósfera a través de los gases de escape se reduce gracias a la condensación de los gases de combustión.
Refrigeración
En los invernaderos, los problemas de sobrecalentamiento o corrientes de aire pueden evitarse utilizando un sistema denominado "hipoexcambiador", en el que el aire caliente del invernadero evapora agua y el aire húmedo que ha subido se extrae en el punto más alto del invernadero y se pasa por tuberías al suelo más frío, donde el vapor de agua se condensa y la entalpía de condensación liberada se desprende hacia el suelo. Los sistemas de aire acondicionado#adiabatic cooling|aire acondicionado]], que utilizan el calor de evaporación del agua, también funcionan de forma similar.
Deshumidificación
Para secar la humedad de los edificios en edificios nuevos y para el secado de paredes y para estancias húmedas en las que se producen grandes cantidades de vapor de agua (piscinas), se suelen utilizar deshumidificadores. Estos condensan el vapor de agua del aire ambiente aspirado, y el aire seco que sale de la unidad puede volver a absorber humedad. Las secadoras de condensación]] que se utilizan para secar la ropa funcionan de forma similar.
Limpieza de gases de escape
En la depuración de gases de escape, los procesos de condensación se utilizan en particular para la separación y recuperación[3] de disolventes utilizados. Dado que suelen tener temperaturas de punto de rocío muy bajas, los refrigeradores de condensación suelen utilizarse como preseparadores antes de una etapa de purificación posterior.[4] Como única etapa de separación, los procesos de condensación no suelen ser capaces de cumplir los límites de emisión.[3].
Consumo de tabaco
La condensación del humo del tabaco se deposita en las vías respiratorias e incluso en los alvéolos de los fumadores activos y pasivos. También en los cristales de las ventanas, las paredes y los muebles, las pantallas de los televisores de tubo de rayos catódicos tenían un efecto especialmente atractivo, ya que se cargaban eléctricamente.
Destilación
La destilación es un proceso de separación térmico. Puede utilizarse para separar líquidos vaporizables con diferentes puntos de ebullición, por ejemplo el alcohol del agua. La mezcla inicial (por ejemplo, vino) se lleva a ebullición; el vapor resultante se licua de nuevo por enfriamiento en un condensador (ingeniería de procesos).
La formación de azeótropos impide la separación completa de ciertos pares de sustancias, como el agua y el alcohol, sólo por destilación.
Referencias
- Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. «condensation in atmospheric chemistry». Compendium of Chemical Terminology. Versión en línea (en inglés).
- FogQuest - Fog Collection / Water Harvesting Projects - Welcome
- VDI 2264:2001-07 Puesta en servicio, funcionamiento y mantenimiento de sistemas separadores para la eliminación de sustancias gaseosas y partículas de las corrientes de gas. Beuth Verlag, Berlín, p. 58.
- Götz-Gerald Börger, Uwe Listner, Martin Schulle: Purificación del aire de escape en ACHEMA '94. En: Polvo - Aire Limpio 54, nº 12, 1994, ISSN 0949-8036, pp. 471-474.
Enlaces externos
- Guía sobre la condensación en los edificios y cómo hacerle frente
- Principios de la condensación (imagen)
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Datos: Q166583
Multimedia: Condensation / Q166583