Licuación De Los Gases
Páginas: 8 (1932 palabras)
Publicado: 13 de noviembre de 2012
LICUACIÓN DE LOS GASES
La historia de las bajas temperaturas está estrecha mente vinculada con la evolución de los conceptos de calor y temperatura. Sabemos que cuando juntamos dos cuerpos, uno caliente y otro frío, al cabo de un tiempo llegarán al equilibrio térmico; es decir, tendrán la misma temperatura, que es una medida del nivel de calor alcanzado y no del calor propiamente comotal. Microscópicamente decimos que la temperatura mide el grado de agitación de los átomos de un cuerpo y, por ende, no hay límite superior. Entonces, cuanto más agitados estén los átomos, mayor será la temperatura del cuerpo y a la inversa, conforme se calma la agitación la temperatura desciende hasta llegar a un punto de inmovilidad casi total, el cero absoluto.
Muchas escalas detemperatura están basadas en conocimientos empíricos, pero la absoluta lo está en resultados experimentales sobre las propiedades de los gases. En 1661, Robert Boyle observó que el producto de la presión ( P ) por el volumen ( V ) de una cantidad de aire, a temperatura constante, era constante en un intervalo moderadamente amplio de presiones. Hoy, este resultado se conoce como la ley de Boyle y tienecomo expresión matemática: PV = constante. Posteriores experimentos mostraron que la ley de Boyle sólo era aproximadamente cierta, excepto en el límite de las bajas presiones donde es exacta para todos los gases.
En dos notables trabajos sobre termometría, publicados en 1688, el físico francés Guillaume Amontons propuso un método para medir el cambio de temperatura del aire en términos deun cambio proporcional de la presión del gas en condiciones de masa y volumen constante. Amontons definió la temperatura del cero absoluto como aquella en que la presión del gas tiende a cero.
Joseph-Louis Gay Lussac y Jacques-Alexandre César Charles concluyeron, en forma independiente, que el volumen ocupado por cual quier gas incrementa linealmente con el aumento de la temperatura,cuando la presión se mantiene constante Este resultado se conoce como la ley de Charles y puede expresarse de la siguiente forma: V = Vo (1+ a.t)
donde V es el volumen a una temperatura t (ºC), Vo es el volumen a 0ºC y a es el coeficiente de expansión térmica.
Licuefacción de Gases
3.4.1 Licuefacción a Temperaturas Criogénicas
La licuefacción se usa para disminuir el volumen dealmacenamiento como en el caso del gas natural, en procesos de separación de O y N del aire. De igual manera la licuefacción se usa para estudiar propiedades de materiales a bajas temperaturas.
El régimen criogénico comprende temperaturas por debajo de los -100 ° F. Las temperaturas criogénicas se obtienen por la evaporación rápida de líquidos volátiles o por la expansión de gasesconfinados a presiones de entre 150 a 200 atmósferas. La expansión puede darse a través de una válvula que estrangula a una región de menor presión.
La licuefacción es una tecnología que involucra cambios físicos más que reacciones químicas, porque a esas temperaturas tan bajas la mayoría de las reacciones se detienen. Los cambios físicos más importantes que ocurren a temperaturas criogénicas, son elenfriamiento y la licuefacción de gases, así como la destilación y la condensación fraccional de mezclas de gas licuado para obtener componentes puros.
En la figura se representa el ciclo de licuefacción para un mejor entendimiento. El gas se alimenta (1) y se mezcla con la corriente de gas no licuado (8) que entra a proceso a baja presión y retira calor del gas a alta presión. El gas secomprime y sale (2) para entrar a un intercambiador, donde se enfría con agua o con aire a condiciones ambiente (3). El gas sigue un enfriamiento más severo, aquí se pone en contacto con el gas de baja presión y baja temperatura que no licúo (4). El gas pasa por una válvula de estrangulamiento y se licúa (5), luego entra a un separador donde se regresa a proceso el gas no licuado y se obtiene como...
La historia de las bajas temperaturas está estrecha mente vinculada con la evolución de los conceptos de calor y temperatura. Sabemos que cuando juntamos dos cuerpos, uno caliente y otro frío, al cabo de un tiempo llegarán al equilibrio térmico; es decir, tendrán la misma temperatura, que es una medida del nivel de calor alcanzado y no del calor propiamente comotal. Microscópicamente decimos que la temperatura mide el grado de agitación de los átomos de un cuerpo y, por ende, no hay límite superior. Entonces, cuanto más agitados estén los átomos, mayor será la temperatura del cuerpo y a la inversa, conforme se calma la agitación la temperatura desciende hasta llegar a un punto de inmovilidad casi total, el cero absoluto.
Muchas escalas detemperatura están basadas en conocimientos empíricos, pero la absoluta lo está en resultados experimentales sobre las propiedades de los gases. En 1661, Robert Boyle observó que el producto de la presión ( P ) por el volumen ( V ) de una cantidad de aire, a temperatura constante, era constante en un intervalo moderadamente amplio de presiones. Hoy, este resultado se conoce como la ley de Boyle y tienecomo expresión matemática: PV = constante. Posteriores experimentos mostraron que la ley de Boyle sólo era aproximadamente cierta, excepto en el límite de las bajas presiones donde es exacta para todos los gases.
En dos notables trabajos sobre termometría, publicados en 1688, el físico francés Guillaume Amontons propuso un método para medir el cambio de temperatura del aire en términos deun cambio proporcional de la presión del gas en condiciones de masa y volumen constante. Amontons definió la temperatura del cero absoluto como aquella en que la presión del gas tiende a cero.
Joseph-Louis Gay Lussac y Jacques-Alexandre César Charles concluyeron, en forma independiente, que el volumen ocupado por cual quier gas incrementa linealmente con el aumento de la temperatura,cuando la presión se mantiene constante Este resultado se conoce como la ley de Charles y puede expresarse de la siguiente forma: V = Vo (1+ a.t)
donde V es el volumen a una temperatura t (ºC), Vo es el volumen a 0ºC y a es el coeficiente de expansión térmica.
Licuefacción de Gases
3.4.1 Licuefacción a Temperaturas Criogénicas
La licuefacción se usa para disminuir el volumen dealmacenamiento como en el caso del gas natural, en procesos de separación de O y N del aire. De igual manera la licuefacción se usa para estudiar propiedades de materiales a bajas temperaturas.
El régimen criogénico comprende temperaturas por debajo de los -100 ° F. Las temperaturas criogénicas se obtienen por la evaporación rápida de líquidos volátiles o por la expansión de gasesconfinados a presiones de entre 150 a 200 atmósferas. La expansión puede darse a través de una válvula que estrangula a una región de menor presión.
La licuefacción es una tecnología que involucra cambios físicos más que reacciones químicas, porque a esas temperaturas tan bajas la mayoría de las reacciones se detienen. Los cambios físicos más importantes que ocurren a temperaturas criogénicas, son elenfriamiento y la licuefacción de gases, así como la destilación y la condensación fraccional de mezclas de gas licuado para obtener componentes puros.
En la figura se representa el ciclo de licuefacción para un mejor entendimiento. El gas se alimenta (1) y se mezcla con la corriente de gas no licuado (8) que entra a proceso a baja presión y retira calor del gas a alta presión. El gas secomprime y sale (2) para entrar a un intercambiador, donde se enfría con agua o con aire a condiciones ambiente (3). El gas sigue un enfriamiento más severo, aquí se pone en contacto con el gas de baja presión y baja temperatura que no licúo (4). El gas pasa por una válvula de estrangulamiento y se licúa (5), luego entra a un separador donde se regresa a proceso el gas no licuado y se obtiene como...
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