Los GLP son utilizados normalmente en fase gaseosa, por lo que previamente se han de vaporizar en la propia bo- tella. Estudiemos la vaporización natural que se produce en el interior de una botella de GLP cuando se toma gas. Dentro de una botella de GLP, la fase líquida se encuentra en equilibrio con su fase vapor. A cada temperatura co- rresponde una presión de equilibrio. Este equilibrio solamente se altera al variar la temperatura ambiente y/o al realizarse una toma de gas, según la curva Temperatura-Tensión de vapor en el punto1.1.
• Variación de la temperatura ambiente: Cuando aumenta la temperatura, el líquido se dilata y condensa parte de dicho vapor alcanzándose el equilibrio a una tensión de vapor superior a la anterior. Tratándose de una ba- jada de temperatura, el equilibrio se alcanzaría a una tensión de vapor inferior.
• Cuando se realiza una toma de gas, se rompe el equilibrio de presión entre líquido y gas ya que éste “se pone en contacto” con la presión atmosférica. Esto hace que el líquido comience a hervir (vaporización tumultuosa). El GLP en fase vapor sale impulsado por su propia presión, y la fase líquida se vaporiza tratando de alcanzar nuevamente el
BOTELLA DOMÉSTICA BOTELLA
INDUSTRIAL
Adaptador: Regulador BP Adaptador: Salida libre
Tipo de conexión Boquilla Roscado Roscado Roscado
Tubo flexible UNE 53 539 UNE 60 717 UNE 60 712 (lira) UNE 60 712(lira)
ENERGÍA CONTENIDA POR UNA BOTELLA Equivalente a (*)
kg kWh/kg kWh m3 GM m3 GN
CEPSA inox (CBinox) 12,5 x 13,83 = 173 (148 670 kcal) 35,4 15,6
CEPSA11p (CP11) 11 x 13,95 = 153 (131960 kcal) 31,4 13,9
CEPSA 35p (CP35) 35 x 13,95 = 488 (419 890 kcal) 100 44,2
Siendo: GM = gas manufacturado con poder calorífico de 4,88 kWh/m3(4 200 kcal/m3).
GN = gas natural con poder calorífico de 11kWh/m3(9 500 kcal/m3).
Botellas domésticas CB inox y CP11 Botellas industriales CP 35
Une 60 712
equilibrio perdido. La vaporización requiere un aporte de calor que en este caso se toma de forma natural del pro- pio líquido ("calor latente de vaporización") enfriándose. Al estar el líquido a temperatura inferior a la del ambien- te, toma calor de su entorno de forma natural a través de las paredes de la botella. Si el aporte de calor exterior no alcanza para la vaporización solicitada, el líquido se irá enfriando y la presión en el interior de la botella irá dis- minuyendo en consecuencia, reduciéndose por ello el caudal suministrable por la botella, pudiendo llegar a resultar insuficiente. Un incremento del caudal vaporizado se consigue aportando calor a la botella o sumando los cauda- les de varias botellas acopladas en batería para descarga múltiple (ver tipo de descarga, punto T2: 2.4).
El punto de ebullición de los GLP es más bajo que el del agua. A la presión atmosférica, el propano puro hierve a unos –42° C y el buta- no puro aproximadamente a 0° C. Un propa- no comercial, mezcla de 80% de propano y 20% de butano,tendrá una curva de tensión de vapor intermedia, más cercana a la de propano puro que a la de butano puro. Al realizarse una toma de fase gaseosa, los GLP no necesi- tan ser calentados para que se produzca su ebullición instantánea, porque ellos se encuen- tran ya suficientemente calientes.
En la vaporización de una mezcla de GLP, el propano tiende a vaporizarse antes que el butano (su punto de ebullición es más bajo que el de butano). Debido a ello, la mezcla se va enriqueciendo en butano (ello supone en el GLP residual un enriquecimiento del poder calorífico, un aumento de la densidad y una disminución de la masa en volumen).
Si en el proceso de vaporización, el gas se enfriara hasta una temperatura a la que corresponda una presión inferior a la presión mínima de funcionamiento del regulador conectado a la salida de la botella, éste dejará de funcionar ade- cuadamente (su presión de salida sería inferior a la nominal). Resultado de ello es que la botella queda con un res- to de gas que no se puede aprovechar a no ser que se consuma en aparatos de reducido consumo.
Se dice que una botella se está congelando cuando debido al enfriamiento excesivo, el caudal de gas se va reducien- do considerablemente. Al llegar la botella a alcanzar los 0° C, se recubre de una capa de hielo formado por la hu- medad de la atmósfera que se ha helado. Esta capa de hielo dificulta el paso del calor desde el exterior al interior del envase y empeora la vaporización. Tratándose de butano, la vaporización podría llegar a anularse. Tratándose de propano, seguiría la vaporización ya que a esa temperatura (0° C), la tensión de vapor del gas sigue siendo superior a la presión atmosférica.
Si la temperatura bajara hasta que la presión del gas alcanzara el valor de la atmosférica, cesaría la salida del gas del envase.
Por el hecho de que el propano a la presión atmosférica tiene una temperatura de ebullición más baja que la del bu- tano, permite caudales mayores y más prolongados.
Si se desea una toma continua de gas, se deberá limitar el caudal para que la cantidad de calor necesaria para la trans- formación no sobrepase la cantidad que el exterior pueda aportar.
Al cesar la toma de gas, se tiende a restablecerse el equilibrio de presiones perdido y la ebullición cesa. Se necesita un cierto tiempo para que el GLP alcance la temperatura ambiente. Durante este calentamiento, va aumentando su tensión de vapor.
La vaporización natural va reduciéndose a la par que se reduce:
• La superficie del envase mojada por el GLP, esto es, la cantidad del gas contenida.
• La temperatura exterior (por la noche se vaporiza menos gas que durante el día y en invierno menos que en verano). • El calor contenido en los GLP
La vaporización natural va reduciéndose a la par que aumenta:
• El porcentaje de gas en butano, como consecuencia lógica de la destilación que se produce en la vaporización. • La presión relativa de salida del gas a la instalación de consumo.
La vaporización natural va aumentando a la par que aumenta:
• La velocidad del viento, la acción de la lluvia. (Regando un depósito que se encuentre congelado, puede incre- mentarse la vaporización).
La vaporización en una botella se puede favorecer siguiendo alguna de las siguientes medidas:
• Situar la botella sobre una chapa ondulada para aumentar la superficie de envase en contacto libre y directo con el exterior.
• Situar la botella en un baño con agua caliente teniendo en cuenta que no se debe calentar por encima de los 40° C. • Impulsar aire sobre la botella mejorando los resultados si se hace con aire caliente, en este caso sin sobrepa-
sar los 40° C.
La práctica de “abrigar” un envase para evitar su enfriamiento,eliminando así el contacto con el exterior es totalmente inadecuada y contra- producente ya que agrava la situación al anular el calor de aportación necesario, lo que acele- ra el enfriamiento de la botella.
Calentamientos prohibidos de envases de GLP.