Fluido Supercritico

Fluido supercrítico

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Fluido supercrítico
Un fluido supercrítico (FSC) es cualquier sustancia que se encuentre en condiciones de presión y temperatura superiores a su punto crítico que se comporta como “un híbrido entre un líquido y un gas”, es decir, puede difundir como un gas (efusión), y disolver sustancias como un líquido (disolvente). Los FSC se caracterizan por el amplio rango dedensidades que pueden adoptar. Por encima de las condiciones críticas, pequeños cambios en la presión y la temperatura producen grandes cambios en la densidad. En un diagrama de fases clásico, las curvas de fusión, sublimación y vaporización muestran las zonas de coexistencia de dos fases. Tan solo hay un punto de coexistencia de tres fases, el llamado punto triple (PT). El cambio de fase se asocia aun cambio brusco de entalpía y densidad. Pero por encima del punto crítico (PC) este cambio no se produce, por tanto, podríamos definir este punto como aquel por encima del cual no se produce licuefacción al presurizar, ni gasificación al calentar; y por ende un fluido supercrítico es aquel que se encuentra por encima de dicho punto.

Propiedades
En términos generales y cientifícos, un fluidosupercrítico posee propiedades entre las de un gas y de un líquido. En la Tabla 1, se muestran las propiedades de algunos compuestos, usados comunmente como fluidos supercríticos.

Diagrama de fases. En la parte superior derecha se ve el fluido supercrítico. Cómo se puede apreciar, acostumbra a obtenerse a altas presiones y temperaturas.

Tabla 1. Propiedades críticas de varios solventes (Reidet al, 1987)
Solvente Peso molecular Tº crítica Presión crítica Densidad crítica g/mol Dióxido de carbono (CO2) Agua (H2O) Metano (CH4) Etano (C2H6) Propano (C3H8) Etileno (C2H4) Propileno (C3H6) Metanol (CH3OH) Etanol (C2H5OH) 44,01 18,02 16,04 30,07 44,09 28,05 42,08 32,04 46,07 K 304,1 647,3 190,4 305,3 369,8 282,4 364,9 512,6 513,9 MPa (atm) 7,38 (72,8) 22,12 (218,3) 4,60 (45,4) 4,87 (48,1)4,25 (41,9) 5,04 (49,7) 4,60 (45,4) 8,09 (79,8) 6,14 (60,6) g/cm3 0,469 0,348 0,162 0,203 0,217 0,215 0,232 0,272 0,276

Fluido supercrítico

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Acetona (C3H6O) 58,08 508,1 4,70 (46,4) 0,278

La Tabla 2 muestra densidad, difusividad y viscosidad de líquidos típicos, gases y fluidos supercríticos.

Tabla2. Comparación de Gases, Fluidos Supercríticos y Líquidos[1]
Densidad (kg/m3)Viscosidad (µPa∙s) Difusividad (mm²/s) Gases Fluidos Supercríticos Líquidos 1 100-1000 1000 10 50-100 500-1000 1-10 0,01-0,1 0,001

Las propiedades de que se muestran en las tablas anteriores derivan en las siguientes características comunes a los fluidos supercríticos: • • • • • • No existe interfase gas-líquido La compresibilidad isotérmica se hace infinitamente positiva El coeficiente de expansióntérmica es infinito y positivo La entalpía de vaporización es cero Si la densidad se mantiene constante e igual a la densidad crítica la capacidad calorífica a volumen constante tiende al infinito La densidad por encima del punto crítico depende básicamente de la presión y la temperatura, pero en cualquier caso está más cercana a la de los líquidos que a la de los gases. La densidad aumenta si lohace la presión a temperatura constante y si disminuye la temperatura a presión constante. La viscosidad es mucho más baja que la de los líquidos, lo que le confiere propiedades hidrodinámicas muy favorables La bajísima tensión superficial permite una alta penetrabilidad a través de sólidos porosos y lechos empaquetados. Mayores coeficientes de difusión (difusividad) que en líquidos por lo que latransferencia de materia es más favorable

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Historia
Thomas Andrews, en sus estudios con CO2 a presión a distintas temperaturas, reconoció en 1869, por primera vez la existencia del punto crítico (31.1 °C). En dicho punto, desaparecía el límite entre gas y líquido. Andrews sugirió que existía una temperatura crítica para cada gas. En 1879, Hannay y Hogart midieron la solubilidad de...