Nitrogeno Liquido Algunas Propiedades

Hay muchos procesos tanto industriales como de investigación que necesitan de un sistema de refrigeración adecuado, de manera tal que los componentes y fases del proceso no se sobrecalienten o aumenten su temperatura produciendo daños físicos, en el proceso y en la toma de medidas. En los sistemas de refrigeración generalmente se hace uso de fluidos que trabajan a temperaturas criogénicas. Laregión criogénica de mayor interés esta caracterizada principalmente por cinco fluidos: oxigeno, nitrógeno, neón, hidrogeno y helio. Cada uno de estos fluidos trabaja en rangos de temperaturas diferentes.
En la selección de un refrigerante que sea apropiado para usarlo en un sistema de refrigeración, hay muchos criterios que tienen que ser considerados. Más específicamente se espera que los líquidosque serán usados como refrigerantes cumplan las siguientes condiciones:
no contaminante
Baja temperatura de ebullición
Presión de vaporización mas baja que la presión atmosférica
Alto calor de vaporización
No inflamable y no explosivo
No corrosivo y no toxico
No reactivo
No ácidos en caso de mezclas con agua o aire
Químicamente estable
Adecuadas propiedades térmicas y físicasComercialmente disponible
Fácilmente detectable en caso de fugas
Bajo costo
Obsérvese que dentro de esa lista de propiedades que debe cumplir un buen fluido refrigerante se encuentra que este posea un alto calor latente de vaporización, por lo tanto, esta es una propiedad importante que determina si un líquido es adecuado para uso como refrigerante.

Veamos el concepto de calor latente,desde el punto de vista termodinamico:

Para producir un cambio de fase, ya sea fundir un solido o vaporizar un líquido es necesaria una gran cantidad de energía. Se llama calor latente a la cantidad de energía que es absorbida o liberada durante un proceso de cambio de fase. De manera mas especifica, se denomina calor latente de fusión a la cantidad de energía absorbida durante un proceso defusión, la cual es igual a la cantidad de energía liberada durante la congelación. Y a la cantidad de energía absorbida durante la evaporización se llama calor latente de vaporización y es igual a la cantidad de energía liberada durante la condensación. La magnitud de estos calores depende de la temperatura o presión en la que sucede el cambio de fase2. Esto matemáticamente se escribe como:

Q=mLDonde m es la masa que cambia de estado, L es el calor latente de cambio de fase y Q es la cantidad de calor que se absorbe o libera.
En otras palabras el calor latente de vaporización es la energía requerida para producir un cambio de fase: de líquido a gas. Por lo tanto al aplicar calor una sustancia esta aumenta su temperatura hasta la “temperatura de cambio de fase”, en este punto lasustancia comienza el proceso de cambio de fase pero su temperatura se mantiene constante, de manera que el calor que es aplicado en ese momento se esta utilizando en el cambio de fase.
Entonces, el requisito de que el fluido refrigerante que se utilice en un sistema de refrigeración tenga un alto calor de vaporización, implica la necesidad de que este fluido tenga la capacidad de absorber grandescantidades de calor sin cambiar su estado, es decir, que se necesitara mucha energía para que el refrigerante cambie de estado, por lo que este se mantendrá liquido mientras enfría el sistema.

Nitrógeno.
El nitrógeno es el mayor constituyente del aire: 75.45% de peso, por lo que este puede ser obtenido desde esta inagotable fuente por procesos de licuefacción y destilación fraccionada.
Elnitrógeno líquido (LN2) es muy importante para la industria criogénica debido a que es un refrigerante seguro, es bastante inactivo químicamente y no es explosivo ni toxico, por lo que es comúnmente usado en los ciclos de licuefacción del hidrogeno y el helio como refrigerante previo. Sin embargo, presenta un peligro potencial para la seguridad en el hecho de que una pipa descubierta de nitrógeno...