Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Industrial Licenciatura en Ingeniería Mecánica Industrial Termodinámica II - 7139 Informe de Gira: Tropigas S,A. Termodinámica Profesora: Dr. Anet De Palma Coordinadora de Gira: Alexandra De Salas Integrantes: De Salas, Alexandra
8-914-2304
Navarro, Claudia
2-743-695
Silva, Karol
8-907-1224
Vidal, Katherina
8-916-1347
Grupo: 1MI-131 Fecha de la gira: 30 de octubre de 2017 Fecha de entrega: 8 de noviembre de 2017
Contenido CONTENIDO
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INTRODUCCIÓN
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DESARROLLO DEL TEMA
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Objetivos
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Teoría
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Ilustraciones
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Ecuaciones
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ANÁLISIS Y RESULTADOS
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CONCLUSIÓN
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GLOSARIO
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BIBLIOGRAFÍA
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Introducción
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Desarrollo del Tema Objetivos
General: El presente informe tiene la intención de reflejar todas las ideas y la información obtenida a partir de la gira técnica realizada a la empresa Tropigas, de manera que las mismas puedan ser relacionadas o vinculadas con aspectos estudiados por la termodinámica, así como ampliar el conocimiento de los procesos de las industrias en Panamá.
Específicos: ✓
Relacionar la gira técnica con la asignatura asignatura de Termodinámica II.
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Utilizar los conocimientos adquiridos para identificar estados termodinámicos, estados de la materia e identificar las condiciones de las propiedades de gases.
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Comparar un gas ideal con un gas real. real.
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Obtener resultados que demuestren demuestren las relaciones relaciones planteadas durante el informe.
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Teoría Los gases son aquellos fluidos sin forma o volumen propio, cuyas moléculas tienden a estar dispersas unas de otras y tienen mayor movilidad comparadas con la de los líquidos. Aunque comúnmente los términos gas y vapor son utilizados como iguales, se debe saber que un gas es llamado así cuando su temperatura es más alta que la temperatura crítica, mientras que un vapor no se encuentra muy alejado del estado de condensación. Tomando esto como referencia, el estudio de los gases en la termodinámica es importante debido a su capacidad de transferir energía cuando los mismos manejan grandes temperaturas. Para conocer la relación entre propiedades como presión, temperatura y volumen específico, se utiliza una ecuación de estado. La más sencilla y conocida para un gas es la ecuación de gas ideal, con esta es posible determinar el comportamiento P-v-T del gas con mayor exactitud. Sin embargo, para poder aceptar un gas como ideal debe obedecer la relación de igualdad, donde la temperatura es proporcional al volumen si se estudia a bajas presiones.1 Esta hipótesis de gas ideal está basada en la idea de que las interacciones que sufren las moléculas del gas se dan a densidades muy bajas y, por lo tanto, pueden despreciarse. No obstante, el comportamiento de una sustancia real es más complejo, pues esta puede sufrir algún cambio de fase si se le suministra cierta cantidad de calor y dependiendo de su estado termodinámico, se puede encontrar en estado líquido, solido, gaseoso o una combinación de cualesquiera de los estados. No hay una sola ecuación, la cual logre describir el comportamiento de todas las sustancias reales para cada condición de temperatura y presión, pero la ecuación de Van der Waals puede considerarse como la más sencilla para aproximarse a las condiciones, ya que toma en cuenta el volumen de las moléculas como las interacciones entre ellas.2 Independientemente de si un gas es ideal o real, todo gas también es llamado fluido compresible, por la capacidad que tiene de comprimirse sin esfuerzo alguno, adaptándose totalmente al espacio que ocupan. Cuando esto sucede, generalmente, el gas suele mantener presiones elevadas dentro del recipiente que lo contiene. Es posible identificar esta cualidad a diario pues el uso de gas en distintas áreas es muy común en la actualidad, para este
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Martín Blas, T., & Ana, S. F. (s.f.). Termodinámica. Primer principio. Obtenido de Termodinámica: http://www2.montes.upm.es
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caso el enfoque es en el gas utilizado para fines domésticos que recibe el nombre de gas licuado. Gas Licuado: el gas licuado de petróleo es la mezcla de hidrocarburos compuesto principalmente por propano y butano. Este se encuentra en estado gaseoso en condiciones de temperatura y presión ambientales, pero poseen la característica de ser licuado (de ahí su nombre) por distintos métodos como: enfriamiento, compresión o ambos procesos.3 Actualmente, la empresa Tropigas solo Tropigas solo maneja gas butano, ya que se emplea mejor en ambientes calurosos como lo es la República de Panamá. Butano: Hidrocarburo parte de la familia de los alcanos, también es conocido como n-butano. Su estructura química está formada por cuatro átomos de carbono y 10 de hidrógeno. Entre sus propiedades pr opiedades físicas y químicas están: ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓
Sustancia incolora e inodora (cuando (cuando es pura). pura). Densidad relativa de vapor: 2.1 Solubilidad en agua: 3.25 ml/100 ml a 20 ºC Punto de ebullición: -1 ºC Punto de fusión: -138 ºC Poder calorífico: 49.608 kJ/kg Entalpía de combustión: -687,4 kcal/mol4
Tropigas como empresa realiza el envasado o confinamiento del gas butano, así como la distribución del mismo, y también cuenta con una empresa añadida a su proceso, Industria Panameña de Cilindros S, A. (IPC) la cual se encarga de la elaboración de los cilindros con diferentes capacidades. Esta industria tiene como materia prima el aluminio, pues además de ser más económico posee las propiedades necesarias para el envasado del gas por ejemplo como es bueno para la absorción de calor, evita el sobrecalentamiento que puede experimentar el cilindro en condiciones climáticas elevadas también tiene un peso liviano, lo que lo hace fácil de transportar y resulta fácilmente maleable. Para producir alrededor de 200 unidades de cilindros diarios, Industria Panameña de Cilindros maneja el proceso de cilindrado cuyo diseño se basa en las características del propano. Proceso de Cilindrado
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Gas Licuado de Petróleo. Textos Científicos. . (21 . (21 de Noviembre de 2014). Obtenido de Textos Científicos. : https://www.textoscientificos.com
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Butano. Ecured. Ecured. (3 de agosto de 2011). Obtenido de Ecured: https://www.ecured.cu 6
1. El aluminio se lleva a la prensa prensa donde se le le da la forma ovalada ovalada o de cilindro, aquí se van formas dos partes distintas del cilindro. 2. Se procede a abrir los hoyos hoyos para el copete, que que es la parte superior del cilindro. 3. El copete se se lleva a las tinas de lavado (primer lavado) 4. Luego el fondo (parte inferior del del cilindro) es lavado. (segundo (segundo lavado). lavado). 5. Se procede a la primera soldadura, soldadura, donde se va a unir la porta válvula o brida al copete. Este es ejecutado por una celda robótica. 6. Al fondo se le lleva a la máquina Lucas, Lucas, la cual realiza realiza un corte llamado “offset” y este corte servirá para unir ambas partes del cilindro. 7. Luego se procede procede a la segunda soldadura, soldadura, esta se realiza realiza con argón para unir el copete al fondo. 8. Una tercera soldadura se ejecuta para unir la base y guarda. Los cuales son los soportes del cilindro. 9. Se procede procede a colocar la válvula. válvula. 10. Finalmente, se elabora el etiquetado y la pintura del cilindro. Este paso es importante pues es la identificación del cilindro, así como de la empresa. A lo largo de este proceso es necesario ejecutar diferentes pruebas que van a garantizar la calidad y seguridad del producto final. Estas pruebas son las siguientes: Prueba de hermetismo: Consiste en presurizar con aire hasta alcanzar un nivel específico de presión. La misma se realiza para verificar alguna fuga que puede contener el cilindro. Prueba hidrostática: prueba de presión a la que someten distintos dispositivos como tuberías o cilindros con el fin de certificar su hermeticidad. Esta prueba consiste en sostener una determinada presión durante un tiempo establecido y para ello se hace uso de agua como fluido de prueba. Prueba destructiva: pone a prueba la capacidad del tanque de soportar distintas presiones en un rango de 900-1200 psi. Si un tanque no llega a los 900 psi, es decir soporta menos de esta cantidad es automáticamente descartado.
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Ilustraciones
Figura 1. Cilindros de diferentes capacidades producidos por Industria Panameña de Cilindros para Tropigas. De izquierda a derecha: cilindro de 25 llbs, cilindro de 100 lbs y tanque a granel.
Figura 2. Partes que componen un cilindro de gas de 25 lbs: a) Guarda, b) válvula, c) copete, d) fondo, e) base.
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Ecuaciones 1. Ecuación de estado de gas ideal:
=
Donde: P es la presión. v es el volumen específico del fluido. R es la constante del gas. T es la temperatura en condiciones absolutas. 2. Ecuación de Van der Waals:
Donde: a y b son constantes que dependen del gas cuyo comportamiento se esté describiendo. Al igual que la ecuación de gas ideal P representa la presión, R la constante del gas y T la temperatura absoluta, pero en este caso se toman en cuenta el número de moles y el volumen total del fluido. 3. Entalpía de combustión:
Donde: = coeficiente estequiométrico de los productos en la reacción ajustada. = coeficiente estequiométrico de los reactivos en la reacción ajustada. ∆, = entalpías de formación de los productos.
∆, = entalpías de formación de los reactivos.
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Análisis y Resultados
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Conclusión
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Glosario 1.
Entalpía de combustión: se conoce como entalpía de combustión a la energía liberada en forma de calor cuando reacciona por combustión 1 mol de sustancia.
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Bibliografía
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