UNIVERSIDAD DE AQUINO DE BOLIVIA GASES IDEALES Y REALES ING. PETROLEO Y GAS TRANSPORTE Y ALMACENAJE

COMPORTAMIENTO DE LOS GASES IDEALES Y REALES

Gas idealMicroscpicamente elgasideal es un modelo abstracto., que cumple con los postulados de la teora cintica de losgases.El modelo ms simple de un sistema de muchas partculas es el gas ideal. Por definicin es un gas que consta de partculas materiales puntuales de masa finita, entre las cuales no existen fuerzas que actan a distancia y cuando chocan, lo hacen siguiendo las leyes de colisiones de las esferas. Los gases suficientemente enrarecidos son los que ms corresponden a las propiedades del gas ideal. Los sistemas gaseosos ideales son aquellos regidos por generalizaciones basadas en la experiencia y en la actualidad explicada por la teora cintica molecular. Un gas puede considerarse ideal a altas temperaturas y bajas presiones.Teora Cintica de los Gases IdealesPara explicar el comportamiento de los gases ideales, Clausius, Maxwell y Boltzman crearon un modelo llamado Teora cintica de los gases, los postulados de esta teora son:I) Las sustancias estn constituidas por molculas pequesimas ubicadas a gran distancia entre s; su volumen se considera despreciable en comparacin con los espacios vacos que hay entre ellas.II) Las molculas de un gas son totalmente independientes unas de otras, de modo que no existe atraccin intermolecular alguna.III) Las molculas de un gas se encuentran en movimiento continuo, en forma desordenada; chocan entre s y contra las paredes del recipiente, de modo que dan lugar a la presin del gas.IV) Los choques de las molculas son elsticos, no hay prdida ni ganancia de energa cintica, aunque puede existir transferencia de energa entre las molculas que chocan.V) La energa cintica media de las molculas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas; se considera nula en el cero absoluto

Qu es el gas ideal?Con el fin de facilitar el estudio de los gases, se desarroll el modelo delgas ideal (o gas perfecto), el comportamiento de dicho gas hipottico se explica por las leyes empricas de Boyle, Charles y Gay-Lussac, a todas las presiones y temperaturas.Las principales caractersticas del gas ideal, de acuerdo con laTeora Cintica de los gases, son las siguientes: Est constituido por partculas con masa muy pequea, que no tienen volumen. Las partculas se hallan en movimiento catico permanente. El choque de las partculas con las paredes del recipiente que las contiene, origina una fuerza promedio por unidad de rea, es decir, una presin. No existe atraccin intermolecular. Los choques de las partculas son perfectamente elsticos, es decir no existe prdida de energa por friccin.En qu condiciones el comportamiento de un gas real se aproxima al de un gas ideal?Los gases reales, presenta un comportamiento aproximadamente ideal apresiones bajas y temperaturas altas,condiciones en las existe un gran espacio libre para el movimiento de las molculas y por lo tanto, es pequea la fuerza de atraccin intermolecular.Ley de los gases IdealesSe han desarrollado leyes empricas que relacionan las variables macroscpicas en base a las experiencias en laboratorio realizadas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presin (p), el volumen (V) y la temperatura (T).La ley de Boyle - Mariotte relaciona inversamente las proporciones de volumen y presin de un gas, manteniendo la temperatura constante:P1. V1 = P2 . V2La ley de Gay-Lussac afirma que el volumen de un gas, a presin constante, es directamente proporcional a la temperatura absoluta:*La ley de Charles sostiene que, a volumen constante, la presin de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del sistema: ** En ambos casos la temperatura se mide en kelvin (273 K = 0C) ya que no podemos dividir por cero, no existe resultado.De las tres se deduce la ley universal de los gases:

Gases reales Ungas real, en opuesto a ungas idealo perfecto, es ungasque exhibe propiedades que no pueden ser explicadas enteramente utilizando laley de los gases ideales. Para entender el comportamiento de los gases reales, lo siguiente debe ser tomado en cuenta: efectos de compresibilidad; capacidad calorficaespecfica variable; fuerzas de Van der Waals; efectos termodinmicos del no-equilibrio; cuestiones con disociacin molecular y reacciones elementales con composicin variable.Para la mayora de aplicaciones, un anlisis tan detallado es innecesario, y la aproximacin de gas ideal puede ser utilizada con razonable precisin. Por otra parte, los modelos de gas real tienen que ser utilizados cerca del punto decondensacinde los gases, cerca depuntos crticos, a muy altas presiones, y en otros casos menos usuales.Son losgasesque existen en la naturaleza, cuyas molculas estn sujetas a las fuerzas de atraccin y repulsin. Solamente a bajas presiones y altas temperaturas las fuerzas de atraccin son despreciables y se comportan como gases ideales.Si se quiere afinar ms o si se quiere medir el comportamiento de algn gas que escapa al comportamiento ideal habr que recurrir a las ecuaciones de los gases reales las cuales son variadas y ms complicadas cuanto ms precisas.

Qu es el gas real?Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegara un momento en el que no ocupara ms volumen. Esto se debe a que entre sus tomos / molculas se establecen unas fuerzas bastante pequeas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostticas, a las que se llamafuerzas de Van der Waals.El comportamiento de un gas suele concordar ms con el comportamiento ideal cuanto ms sencilla sea su frmulaqumicay cuanto menor sea su reactividad (tendencia a formarenlace qumico). As por ejemplo los gases nobles al ser monoatmicos y tener muy baja reactividad, sobre todo el helio, tendrn un comportamiento bastante cercano al ideal. Les seguirn los gases diatmicos, en particular el ms liviano, el hidrgeno.

Menos ideales sern los triatmicos como el dixido de carbono, el caso del vapor de agua es an peor ya que la molcula al ser polar tiende a establecer puentes de hidrgeno lo cual reduce an ms la idealidad. Dentro de los gases orgnicos, el que tendr un comportamiento ms ideal ser el metano perdiendo idealidad a medida que se engrosa la cadena de carbono. As es de esperar que el butano tenga un comportamiento ms lejano a la idealidad.Tambin se pierde la idealidad en condiciones extremas, altas presiones o bajas temperaturas. Por otra parte la concordancia con la idealidad puede aumentar si trabajamos a bajas presiones o altas temperaturas.Ecuacin de Van der Walls para un gas real:

Dnde: P : presin V : volumen n : nmero de mol-g T :temperatura a, b: parmetros moleculares de gas real que caracterizan propiedades y estructura de sus molculas.

Cabe mencionar que a y b son constantes particulares de cada gas, independientes de la presin y temperatura. Por ejemplo para el H2: a = 0,244 [atm-L2/ mol2] , b = 0,0266 [L / mol]Con la llegada de la teora atmica de lamateria, las leyes empricas antes mencionadas obtuvieron una base microscpica. El volumen de un gas refleja simplemente la distribucin de posiciones de las molculas que lo componen.Ms exactamente la variable macroscpica V representa el espacio disponible para el movimiento de una molcula. Lapresinde un gas que puede medirse con manmetros situados en las paredes del recipiente registra el cambio medido de momento lineal que experimentan las molculas al chocar contra las paredes y rebotar en ellas. La temperatura del gas es proporcional a la energa cintica media de las molculas, por lo que depende del cuadrado de su velocidad.

TIPOS DE BRIDASBrida (tuberas)Bridaes el elemento que une dos componentes de un sistema detuberas, permitiendo ser desmontado sin operaciones destructivas, gracias a unacircunferenciade agujeros a travs de los cuales se montanpernos de unin.Partes de una Brida Ala Cuello Dimetro de pernos CaraTipos de bridasLos diseos de las bridas ms habituales son: Bridas de cuello parasoldadura Bridas locas (lap joints).1 De enchufe y soldadura Bridasroscadas Bridas ciegas2 Bridas deaislamiento elctrico3 Bridas en ocho4

Tipos de carasLas caras de las bridas estn fabricadas de forma estndar para mantener unas dimensiones concretas. Las caras de las bridas estndar ms habituales son: Cara plana (FF) flat face Cara con resalte (RF) raised face Cara con anillo (RTJ)

BridasASME/ANSILas bridas para tuberas segn losestndarASME/ANSI B16.55o ASME/ANSI B16.476normalmente estn hechas a partir deforjacon las caras mecanizadas. Se clasifican segn su 'clase de presin' (una relacin a partir de la cual se puede obtener una curva segn la resistencia al efecto conjuntopresin-temperatura). Las clases de presin (pressure classesorating, en ingls) se expresan en libras por pulgada cuadrada (o, simplemente, el smbolo #).Las clases ms usuales son: 150#, 300#, 600#, 900#, 1500# y 2500#, aunque ASME B16.47 reconoce la clase 75# la cual est pensada para presiones y temperaturas de trabajo de baja exigencia.Cuanto mayor es la clase de presin de las bridas de una red de tuberas, mayor resistencia presentar dicha red al efecto conjunto de la presin y la temperatura. As, por ejemplo, un sistema con clase 150# difcilmente soportara unas condiciones de presin y temperatura de 30 bar y 150C, mientras que una clase 300# sera la ideal para esas condiciones. Cuanto mayor es la clase de tuberas de una brida, mayor es su precio, por lo que resultara un gasto no justificado el empleo de unas bridas de 600# para este caso concreto.MaterialesLos materiales usados normalmente son (segn designacin ASME): SA-A1057 SA-A2668 SA-A1829

Unin bridada..Bridas en tuberas de acero inoxidable (en primer plano)

Tubera con brida, brida ciega y con anillo centrador.