Gases Licuados A Baja Temperatura, Sistema Linde, Claude Y Efecto Joule Thomson

Gases licuados a baja temperatura

Licuefacción (o licuación): Cambio de estado gaseoso a estado líquido; consiste en aumentar suficientemente la presión y reducir la temperatura para que un gas pase al estado líquido.

Hay gases que existen en la naturaleza los cuales a estas temperaturas y presiones se mantienen siempre gaseosos. Si comenzamos a bajar la temperatura y aumentamos la presión estos pasaran del estado gaseoso al líquido. esto se utiliza para almacenar grandes cantidades de gas en pequeños volúmenes, ya que en estado líquido ocupan un volumen menor. Luego manteniendo esa alta presión los gases quedan licuados por más que varíe la temperatura (dentro de ciertos límites) por eso es que los encendedores o tiene gas licuado a temperatura ambiente.

Se entiende por gas licuado, aquel gas o mezcla de gases cuya temperatura crítica (La temperatura por encima de la cual una sustancia no puede existir en estado líquido) es mayor o igual a -10ºC.

La licuefacción de los gases fue descubierta por Michael Faraday en el año 1823

Hay once gases básicos que pueden licuarse a temperaturas inferiores a -100 ºC, de los cuales los más comunes son el argón, helio, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. Así mismo, hay también que citar al CO2 cuya temperatura de ebullición a presión atmosférica es de 78 ºC.

Usos de los gases licuados a baja temperatura

En la industria del frío: Construcción de refrigeradoras, cámaras frigoríficas de los barcos, fábricas, etc., que permiten conservar y transportar carne, frutas y otros alimentos.

Para almacenar y transportar gases. Así;, un depósito que contiene un litro de amoníaco líquido equivale a 1350 litros de gas.

En la solidificación de gases: el anhídrido carbónico al salir del tubo se expansiona, evaporándose con rápidez, bajando rápidamente su temperatura (-85°C) hasta congelarse, llamándose nieve carbónica (hielo seco).

El oxígeno líquido se suministra a los hospitales para la conversión a gas para los pacientes que sufren de problemas respiratorios, y el nitrógeno líquido es utilizado en dermatología y en inseminación artificial para congelar el semen.

El cloro licuado es transportado para su eventual solución en el agua, tras lo cual se utiliza para la purificación del agua, el saneamiento de los desechos industriales, aguas residuales ypiscinas, blanqueo de pasta de papel y textiles y la fabricación de tetracloruro de carbono, glicol y otros muchos compuestos orgánicos.

En la actualidad, el licuado se obtiene en las llamadas máquinas de aire líquido.

Máquinas de aire líquido

Primero hay que comprimirlo con una bomba y hacerlo pasar por un tanque de enfriamiento. Ya comprimido, el aire escapa por el tubo interior de un serpentín de paredes dobles, y al pasar por una válvula de aguja se dilata con tal rapidez que su temperatura desciende bruscamente. Este aire sube por el tubo exterior del serpentín y regresa al compresor, donde se repite este ciclo hasta que el aire se enfría a -194 ºC, temperatura a la que se licua y se envía a un frasco de Dewar (recipiente que permite mantener líquidos a baja temperatura), donde puede almacenarse.

Enfriamiento Joule-Thomson

Es el proceso en el cual la temperatura de un sistema disminuye o aumenta al permitir que el sistema se expanda libremente manteniendo la entalpía constante.

Fue descrito por James Prescott Joule y William Thomson, el primer Barón Kelvin, quienes establecieron el efecto en 1852 modificando un experimento previo de Joule en el que un gas se expandía manteniendo constante su energía interna.

Descripción

La relación entre temperatura, presión y volumen de un gas se puede describir de una forma sencilla gracias a las leyes de los gases. Cuando el volumen aumenta durante un proceso irreversible, las leyes de los gases no pueden determinar por si solas qué ocurre con la temperatura y presión del gas. En general, cuando un gas se expande adiabáticamente, la temperatura puede aumentar o disminuir, dependiendo de la presión y temperatura inicial. Para una presión constante (fijada previamente), un gas tendrá una temperatura de inversión de Joule-Thomson , sobre la cual al expandirse el gas causa un aumento de temperatura, y por debajo, la expansión del gas causa un enfriamiento. En la mayoría de los gases, a presión atmosférica esta temperatura es bastante alta, mucho mayor que la temperatura ambiental, y por ello la mayoría de los gases se enfrían al expandirse. El incremento de temperatura (ΔT) con respecto al incremento de presión (Δp) en un proceso de Joule-Thomson es el coeficiente de Joule-Thomson.

Esta expresión se puede encontrar también escrita de la siguiente forma:

el valor de depende del gas específico, tanto como la temperatura y la presión del gas antes de la expansión o compresión. Para gases reales esto será igual a cero en un mismo punto llamado punto de inversión y la temperatura de inversión Joule-Thomson es aquella donde el signo

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