Olla a presión

[ener]

He estado leyendo el artículo de wikipedia, en el subtítulo "Funcionamiento"
http://es.wikipedia.org/wiki/Olla_a_...Funcionamiento

No logro entender totalmente lo que dice, y vengo a ver si alguien me explica con mayor detalle (y paciencia.. jaja)


Indica que "en el interior de una olla a presión el agua no llega nunca a hervir". Explica que mientras se aumenta calor, se va elevando la temperatura y por tanto se va evaporando el agua, lo que va incrementando la presión dentro de la olla, lo que a su vez impide que hierva. Esto queda muy claro, sólo una pregunta: Cuando la presión llega al límite de la válvula de la olla, empieza a escapar vapor (seguramente mezclado con algo de aire). Mientras mayor presión, mayor caudal de vapor escapa por esa válvula. Entonces, si aumentamos suficientemente la llama, en un momento dado escapará suficiente vapor por esa válvula, y el agua sí empezará a hervir (contrariamente a lo que dice al principio). ¿Es correcto?

Por otra parte, no entiendo la parte que dice "y al aire, cuya presión parcial es la responsable de que a medida que se calienta la olla la presión en el interior se aleje más y más de la de saturación". El aire presente aporta una presión dada, pero ¿a qué se refiere con "saturación"?

[neometalero]

Re: Olla a presión

Imagino que está diseñada de forma que el ritmo con que escapa el vapor evite que el agua hierva claro.

[arivasm]

Re: Olla a presión

Por aportar algo a las preguntas que hace ener:

Cuando la presión llega al límite de la válvula de la olla, empieza a escapar vapor (seguramente mezclado con algo de aire).

En primer lugar, confirmarte que sí que escapa aire (de hecho es lo que más escapa). Lo que sale por la válvula es parte del gas contenido en la olla, que será aire (en una fracción muy grande) y vapor de agua.

Precisamente, con respecto a dicho gas tenemos que tener en cuenta que en la olla están presentes tres procesos: el paso de agua desde el líquido a vapor (evaporación), el paso de agua desde vapor al líquido (condensación) y la pérdida a través de la válvula.

Tal como se dice en el artículo que citas, podemos visualizar el funcionamiento de esta última como una "lucha" (para entendernos) entre la presión interior y la suma de la presión atmosférica exterior con la presión que corresponde al resorte o peso que retiene la válvula. Cuando la presión interior iguala o supera dicha suma entonces puede escapar gas.

Ahora bien, la presión que ejerce el gas viene dada por la ecuación de estado del gas ideal, $p V = n R T$, por lo que dependerá del número de moléculas que contiene, n, y de la temperatura T.

Ahora vamos a pensar en la evaporación y en la condensación, olvidémonos por un momento de la válvula y pensemos qué sucede antes de que escape nada por ella. En cada instante el gas poseerá cierta composición en agua y estas moléculas contribuirán a la presión con un término recibe el nombre de presión parcial que ejerce el agua. Por supuesto, el resto de la presión es la presión parcial del aire.

Por otra parte, no entiendo la parte que dice "y al aire, cuya presión parcial es la responsable de que a medida que se calienta la olla la presión en el interior se aleje más y más de la de saturación". El aire presente aporta una presión dada, pero ¿a qué se refiere con "saturación"?

Ahora vamos a pensar cómo afecta el que sean dos procesos opuestos. Fijemos la temperatura, para no tener que preocuparnos por ella. Imagínate que inicialmente no hubiese absolutamente nada de agua en el gas. La evaporación irá aumentando su cantidad, pero al mismo tiempo también irá tomando importancia la condensación. Como consecuencia, al cabo de cierto tiempo no ocurrirá que toda el agua estará en estado gaseoso y ninguna en estado líquido, sino que habrá un equilibrio dinámico entre ambos procesos: la evaporación pasará tantas moléculas por segundo del líquido al gas, como la condensación lo hará en sentido inverso. Para referirnos a este estado decimos que el gas está saturado de agua. La presión parcial que corresponde al agua en dicho estado es lo que se llama presión de vapor, en este caso del agua. Puedes leer sobre todo esto último en esta entrada de la wikipedia: http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor

Es importante tener en cuenta que la presión de vapor depende de la temperatura y, como es fácil de entender, aumenta con ésta. Por eso, al aumentar la temperatura en la olla irá aumentando la presión parcial que ejerce el agua. La que ejerce el aire también aumenta, pero en este caso no porque haya un aumento del número de moléculas, sino sólo de la temperatura. Por tanto, la presión del gas es la suma de dos términos: uno debido al vapor de agua, $p_w(T)$, y otro debido al aire, $p_a=\frac{R}{V}n_a T$.

Mientras mayor presión, mayor caudal de vapor escapa por esa válvula. Entonces, si aumentamos suficientemente la llama, en un momento dado escapará suficiente vapor por esa válvula, y el agua sí empezará a hervir (contrariamente a lo que dice al principio). ¿Es correcto?

Coincido con neometalero en que seguramente el diseño es tal que la presión máxima se corresponde con una temperatura inferior a la de ebullición del agua. Es decir, en un uso "normal" las cosas serán así. Ahora bien, entiendo que si escapa demasiado gas, la temperatura irá aumentando, para que la suma $p_w(T)+\frac{R}{V}n_a T$ se mantenga igual a la máxima. Lo que ya no sé es si será posible que llegue a alcanzarse o no determinado valor, en este caso la de ebullición del agua. Señalaré también el hecho de que incluso a medida que vaya escapando agua del interior también aumentará el volumen disponible para el gas, lo que también contribuirá a posibilitar el aumento de la temperatura. En definitiva, como no veo un límite al respecto, yo casi me atrevería a decir que sí es posible. Es más, si sólo pongo un poquito de agua en la olla, seguro que acaba hirviendo, ¿o no?.

Saludos amigos.