Propiedades de los Fluidos: De la Evaporación a los Gases del Petróleo
Evaporación
La velocidad de evaporación de un líquido depende de:
- Área de la superficie del líquido
- Temperatura del líquido y del aire que está sobre él
- Movimiento del aire por encima de la superficie líquida
En un recipiente cerrado, las partículas que se condensan igualan a las que se vaporizan, lo que resulta en un número constante de partículas en cada estado, alcanzando un equilibrio.
Presión de Vapor
La presión de vapor es la presión que ejercen las partículas sobre la superficie del líquido y las paredes del recipiente. Su valor indica la tendencia de las partículas a vaporizarse a esa temperatura.
Presión de vapor con la temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad de vaporización, lo que facilita el proceso. Esto aumenta el número de partículas en estado libre y, por ende, la presión de vapor.
La presión de vapor varía poco por efecto de la presión. Si se mantiene el líquido bajo una presión y el vapor bajo su presión de vapor, entonces la presión de vapor depende de la presión del líquido. Se puede demostrar que la presión de vapor aumenta al aumentar la presión total del líquido (aunque el aumento es pequeño).
Ebullición
Cuando la presión de vapor alcanza la presión externa, la temperatura a la que se produce se llama temperatura de ebullición y depende de la presión del líquido.
Calor Latente de Vaporización
Para que la evaporación sea a temperatura constante, debe darse más calor al líquido, el cual se absorbe en el cambio de estado. El calor absorbido en el paso de 1 gramo de sustancia del estado líquido al estado de vapor a temperatura constante se llama calor latente de vaporización y depende de la temperatura del cambio de estado. Cuando se condensa, se retira calor y el calor latente de vaporización queda igual pero con signo contrario.
Humedad Relativa y Punto de Rocío
La humedad relativa es el grado de saturación a una temperatura dada, que se define como la relación en porcentaje entre la cantidad de vapor de H2O en un volumen de aire y la necesaria para saturar dicho volumen.
El punto de rocío es la temperatura a la que una muestra de aire tiene una humedad relativa del 100%. En los gases de combustión habrá punto de rocío físico (del agua) y punto de rocío químico o ácido (sulfúrico…).
Densidad
La densidad absoluta es la masa de la unidad de volumen. La densidad relativa es la relación entre su densidad absoluta y la de una sustancia patrón (adimensional). El peso específico absoluto es el peso entre el volumen y el relativo es la relación del peso específico entre el peso específico del patrón.
En resumen:
- Masa: La cantidad de materia de un cuerpo.
- Peso: Medida del efecto de una fuerza gravitatoria sobre dicha masa.
Productos Petrolíferos
Su densidad se expresa en grados API:
API = 141.5 / densidad relativa (60º F/60ºF) – 131.5
Variación con la temperatura: La densidad varía; d=masa/volumen (el cual varía con la temperatura) lo que significa es que la densidad disminuye con la temperatura.
Variación con la presión: El volumen varía, por tanto la densidad también y de manera significativa. Si aumenta la presión, disminuye el volumen y aumenta la densidad.
Principio de Arquímedes
Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del volumen del fluido desalojado. Este empuje se conoce como empuje hidrostático y se mide en Newtons (N).
Disco Plimsoll
El disco Plimsoll se utiliza para fijar el calado máximo (mínimo francobordo) con el que puede navegar un buque en condiciones de seguridad. Las marcas del disco incluyen:
- DT: Dulce tropical
- D: Dulce
- T: Tropical
- V: Agua de mar en verano
- I: Invierno
- ANI: Invierno del Atlántico Norte
El permiso de agua dulce se refiere a la variación del calado permitida en aguas dulces.
Viscosidad
La viscosidad es la resistencia a fluir de un líquido debido a las fuerzas de atracción de las partículas.
La viscosidad cinemática es la relación entre la viscosidad absoluta (η) y la densidad de la sustancia (a la misma temperatura):
Viscosidad cinemática = η / d => m2/s = 104 St
La viscosidad absoluta se calcula como:
Viscosidad absoluta = (F . d) / (A . v) (Ns/m2) = 10 Poise
Donde:
- F: Fuerza
- d: Distancia
- A: Área
- v: Velocidad
Variación de la viscosidad con la temperatura y la presión:
- Líquidos: A mayor temperatura, menor viscosidad. A mayor presión, mayor viscosidad.
- Gases: A mayor temperatura, mayor viscosidad. A partir de 10 atm, la viscosidad en un gas aumenta con la presión.
Difusión
La velocidad de difusión depende de:
- Naturaleza de los fluidos
- Estado de agregación
- Superficie de contacto
- Variación de concentración por unidad de longitud
- Temperatura
- Presión
Ecuación de los Gases Ideales
La ecuación de los gases ideales describe la relación entre la presión, el volumen, la cantidad de sustancia y la temperatura de un gas ideal:
P.V = n.R.T
Donde:
- P: Presión
- V: Volumen
- n: Cantidad de sustancia (moles)
- R: Constante de los gases ideales
- T: Temperatura
Ley de Graham
La ley de Graham establece que la velocidad de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar:
Velocidad1 / Velocidad2 = √(PM2 / PM1)
Donde:
- Velocidad1 y Velocidad2: Velocidades de efusión de los gases 1 y 2
- PM1 y PM2: Masas molares de los gases 1 y 2
Tensión Superficial
La tensión superficial es la energía requerida para aumentar la superficie de un líquido en 1 cm2 (ergios/cm2).
Se dice que un líquido moja a un sólido cuando las fuerzas adhesivas líquido-sólido son mayores que las fuerzas cohesivas en el interior del líquido.
Capilaridad
: describir fenomenos de superficie y la tension superficial, prodece de lamar capilares a tubos finos con los que se hace elevar un liquido en un tubo abierto. PROPS COLIGATIVAS: son funcion del efecto de las particulas de soluto sobre la Pvap del disolvente(descenso de la Pvap del disolv, elevacion ebulloscopica, descenso crioscopico, presion osmotica)1-. el descenso rel de la Pvap del disolvente es prop a la fraccion molar del soluto 2-.aumenta la temperatura de ebullicion 3-. desciende la temperatura de congelacion de las disols 4-. P osmotica: medida de la tendencia a diluirse en una disolucion separa del disolvente puro por una membrana semipermeable.TRANSP. Gases permamentes=gases cuyas Tcriticas son inferiores a la temp ambiente. CLASIF GASES. PROPS QUIM: inflamables:puede arder en CN de O2 en el aire. punto de imflamacion=T min a la que un liquido imflamable produce suficienes vapores para la combustion. No imflamables: no arden en ninguna concentr de are o O2 pero mantienen una combustion/inertes:ninguna de las dos. Reactivos: reaccionan con otras sustancias bajo condiciones previsibles. Toxicos: Venenosos o irritantes. PROPS FISICAS: Comprimidos: gas a T normal y a alta P. Licuado: Liqu a T normal y alta P. Criogenico: liquido a T muy fria y a P moderada. Disuelto a Presion: disuelto en liquido. BUQUE GNL(gases naturales licuados): transp grandes vols de GNL. Punto de ebull=-163ºC. Transp criogenico y se mantiene a la T de ebull por el aislamiento. Tiene una capacidad de 120000 a 130000m^3 y transp GNL.