Efecto Krapivin aplicado a la generación de vapor

Introducción

Son pocas las veces que se tiene la posibilidad de
comenzar la aplicación tecnológica de un
fenómeno prácticamente desconocido, este es el caso
que aquí se abordará. Quizá por curiosidad
literaria, usted se haya encontrado alguna vez el fenómeno
del efecto Krapivin; sin embargo, quedarse con dudas, hacerse
preguntas…va más allá del placer que brinda
una buena lectura. Por ello, este resumen es un incentivo para
que conozca la potencialidad que para el ahorro de combustible
ofrece este fenómeno tan interesante.

Esta es a la vez, una propuesta para, en el plano
personal del autor, validar la investigación encaminada a
incrementar la eficiencia energética de las Centrales
termoeléctricas y optar por medio de esta solución
al título académico de Doctor en
Ciencias.

¿Qué es el Efecto
Krapivin?

Si hubiese que ofrecer una definición de lo que
es el Efecto Krapivin se pudiera decir que consiste en la
elevación de la temperatura que experimenta una
solución salina al ser atravesada por un chorro de vapor
saturado, que también se calienta, por ejemplo, una
disolución de agua y cloruro de calcio, puede elevar su
temperatura y la del vapor de agua, a presión
atmosférica, desde 100ºC hasta 145ºC o
más, con el solo hecho de que dicho vapor saturado entre y
salga del seno de la disolución, pero
sobrecalentado.

Sí, créalo o no, el
Efecto Krapivin es el calentamiento de la salmuera y el
sobrecalentamiento del vapor sin gasto adicional de
combustible.

Volviendo al ejemplo anterior, los 45ºC de
sobrecalentamiento se manifiestan como calor sensible obtenido a
partir de la mezcla de agua y sal, y representan un 8,5 % del
calor latente de vaporización del agua a la presión
atmosférica.

¿Por
qué no se ha aplicado el Efecto Krapivin hasta
hoy?

Esta es una pregunta obligada, a la cual es necesario
dar respuesta: en primer lugar, se tiene que ha sido un
fenómeno muy poco divulgado y en segundo lugar, en la
literatura en que se analiza, su esencia ha sido poco estudiada,
ofreciéndose criterios tales como: que se debe al calor de
solución y para que se produzca tiene que existir exceso
de sal todo el tiempo.

A estos criterios se imponen las siguientes
interrogantes y que son las que han motivado la
presentación de este trabajo en aras de mejorar la
eficiencia energética en la generación de vapor,
principalmente para las Centrales
Termoeléctrica:

• ¿Ocurrirá este
  fenómeno para cualquier grado de disolución de
  la sal en el líquido y no con exceso, tal y
  como ha sido divulgado en la literatura que lo
  aborda?

• ¿Se producirá con sales
  que provocan una disolución endotérmica si se
  plantea que se debe al calor de
  disolución?

En varios experimentos y con diferentes sustancias
salinas han sido respondidas estas preguntas y es
fácilmente demostrable que no se necesita exceso de sal ni
que el sobrecalentamiento obtenido es a causa del calor de
solución.

¿A
qué se debe entonces el Efecto Krapivin?

El efecto Krapivin es un fenómeno de mezclas y
como tal es la manifestación de dos de las propiedades
coligativas de las disoluciones. Estas son:

• Elevación de la temperatura de
  ebullición con respecto al solvente puro.

• Disminución de la presión parcial del
  vapor sobre la superficie líquida.

El estudio de las disoluciones por medio de la
Química – Física ha permitido desarrollar
ecuaciones que permiten evaluar el cambio de estas propiedades
coligativas, siendo empleada para la determinación de la
elevación del punto de ebullición de una
disolución diluida la siguiente expresión
matemática.

En esta ecuación claramente se observa que la
temperatura de ebullición de las soluciones va en aumento
a medida que aumenta la concentración (X2)
de la sal en la solución.

¿El sobrecalentamiento que ofrece el Efecto
Krapivin será suficiente para evaporar una fracción
de agua adicional e incrementar la generación de vapor de
una caldera?

Para realizar este análisis se tuvo la necesidad
de plantear el experimento como se muestra a
continuación.

Fig. 1 Modificación del
experimento de Krapivin para comprobar el sobrecalentamiento del
vapor

Con este se comprobó que el calentamiento
adicional obtenido era capaz de producir un incremento en el
chorro final de vapor, pues en el último enlermeyer se
obtuvo una cantidad menor de agua transcurrido cierto tiempo.
Esta es la razón que ha motivado este
encuentro.