Licuacion De Gases

LICUACIÓN DE GASES
Todo gas puede pasar al estado líquido, siempre que lo permitan la temperatura a que está sometido
y la presión que soporte.
Faraday licuó el CO2 en 1823; sin embargo tuvieron que pasar muchos años para conseguir licuar el
O2, N2, H2 pues aunque fueron sometidos a presiones de varios miles de atmósferas, todos los intentos
fracasaron. Por esta razón se les llamó gasespermanentes hasta que Andrews en 1845 definió la temperatura y presión críticas, siendo a partir de aquí cuando se empezó a comprender que la licuación por
presión era imposible por encima de una cierta temperatura. Así se pudieron licuar el oxígeno en 1877
por el método Pictet, el nitrógeno en 1883 por Keeson, el hidrógeno en 1898 por Dewar, el helio en 1908
por Onnes, etc.
Losgases permanentes se caracterizan por tener una temperatura crítica baja, lo que obliga a utilizar procedimientos especiales para alcanzar el estado líquido; además, a causa de las temperaturas que
hay que alcanzar, no se puede contar con una fuente fría exterior al sistema, que pueda extraerle el calor necesario para llevar el cambio de estado.
Dos son los fundamentos de la licuación de gases:- El efecto Joule/Kelvin, que aprovecha el descenso de temperatura producido en la expansión de los gases reales, debido a que el trabajo en dicho proceso se efectúa a costa de la energía del sistema, por lo que se
conoce también con el nombre de licuación del aire a expensas del trabajo interno, base del procedimiento
Linde
- La expansión en un cilindro para producir un trabajo exterior querecupera parcialmente el consumido en la compresión se conoce como licuación del aire con realización de trabajo exterior, base del procediCriogenia.XIV.-326miento Claude

La técnica del proceso de licuación de gases consiste en enfriarlos a una temperatura inferior a la
crítica y someterlos a una compresión isoterma que dependerá del. grado de enfriamiento logrado, aunque siempresuperior al valor de la presión crítica. El enfriamiento es más intenso que el producido por
una máquina frigorífica lo que hace inútil su empleo en estos procesos, no quedando otro recurso que
acudir a la expansión del propio gas, bien sea a través de una válvula que impida la transformación de la
pérdida de presión en energía cinética, efecto Joule-Thompson, o expansión aentalpía constante, procedimiento Linde, o bien aquélla para producir un trabajo externo que permita recuperar en parte la energía gastada en la compresión, procedimientos Claude y Heyland.
Estos tres son los procedimientos más empleados, pudiéndose considerar los demás como derivados
de ellos:
- El método Linde que se basa en el enfriamiento que produce el fenómeno de estrangulación de unavena fluida, a expensas de la energía del sistema, efecto Joule/Kelvin.
- El método Claude, que es una modificación del anterior, en el que el enfriamiento se logra mediante
una expansión adiabática lo más isentrópica posible, con producción de trabajo exterior del mismo gas a
licuar, que recupera parcialmente el consumido en la compresión.
- El método en cascada o de Pictet, es elprocedimiento más antiguo, y consiste en varias máquinas frigoríficas colocadas en serie, que actúan de forma que la condensación del fluido que evoluciona en una de
ellas se lleva a cabo en el evaporador de la que le sigue en serie, y así sucesivamente, de forma que la temperatura superior de un ciclo se aproxime a la inferior del anterior. Con cuatro etapas, (amoníaco, etileno,
oxígeno y aire), sepuede llegar a licuar éste último.
Teniendo en cuenta la curva de inversión de Joule/Kelvin, por ejemplo la de la Fig XIV.4 para el N2,
no se produce licuación a ninguna presión si la temperatura de entrada del fluido es superior a la de inversión Ti
, 350°C para el N2, pues el gas estrangulado aumentaría su temperatura. Este caso se presenta
cuando se opera con H2 y He, en...