¿Qué es la crisis en ebullición?
Durante la ebullición, la transferencia de calor de una superficie calentada a un líquido provoca que se formen burbujas de vapor en la superficie. A medida que aumenta el flujo de calor, las burbujas crecen y se fusionan, cubriendo una porción mayor de la superficie. En cierto punto, el suministro de líquido a la superficie se vuelve insuficiente, lo que provoca la formación de una mancha seca. Esta zona seca crea una barrera entre la superficie calentada y el líquido, lo que reduce significativamente la eficiencia de la transferencia de calor y puede provocar sobrecalentamiento y daños a la superficie.
La crisis de ebullición se caracteriza por un fuerte aumento de la temperatura de la superficie mientras el flujo de calor permanece constante o incluso disminuye. Este fenómeno suele ir acompañado de una rápida generación de vapor, fluctuaciones de presión y aumento de ruido y vibración.
Mecanismos de la crisis en ebullición
Existen varios mecanismos que pueden conducir a la crisis de ebullición, dependiendo de las condiciones específicas del sistema:
1. Crisis de ebullición de los nucleados :Esto ocurre cuando la temperatura de la superficie es lo suficientemente alta como para permitir la rápida formación de burbujas, lo que hace que el vapor bloquee el flujo del líquido y cree puntos secos.
2. Crisis en ebullición del cine :Esto ocurre cuando se forma una película de vapor estable sobre la superficie calentada, lo que impide que el líquido vuelva a humedecer la superficie y provoca una degradación grave por transferencia de calor.
3. Crisis de ebullición inducida por el régimen de flujo :Esto ocurre debido a cambios en los patrones de flujo de fluido, lo que provoca regiones de falta de líquido y sequedad.
Evitar la crisis en ebullición
Para evitar la crisis de ebullición, es fundamental mantener un suministro de líquido adecuado y una humectación de la superficie calentada. Esto se puede lograr mediante varias medidas:
1. Diseño adecuado del sistema :Diseñar sistemas con suficiente superficie de transferencia de calor, caudales adecuados y rutas de flujo óptimas ayuda a prevenir la acumulación de vapor y reduce el riesgo de sequedad.
2. Tratamiento de Superficie :Modificar las características de la superficie para mejorar la humectabilidad, como el uso de superficies rugosas o recubrimientos que promuevan la dispersión del líquido, puede mejorar la transferencia de calor en ebullición y reducir la probabilidad de que se produzca una crisis de ebullición.
3. Control de flujo :Garantizar una distribución uniforme del flujo de líquido, evitar el estancamiento del flujo y optimizar las velocidades del fluido puede ayudar a mantener una película de líquido estable sobre la superficie calentada.
4. Control de presión :Operar el sistema a una presión más alta aumenta el punto de ebullición del líquido, haciéndolo menos susceptible a la ebullición.
5. Control de temperatura :Limitar la temperatura de la superficie para evitar la generación excesiva de vapor y el secado es crucial para prevenir la crisis de ebullición.
Al comprender los mecanismos de la crisis de ebullición e implementar estrategias efectivas para evitarla, los ingenieros pueden garantizar el funcionamiento confiable y eficiente de los sistemas que involucran procesos de ebullición y evaporación.
