EFECTO JOULE THOMPSON 1. EFECTO EFECTO JOULE-THOMSO JOULE-THOMSON N (ESTRA (ESTRANGULA NGULAMIENT MIENTO) O) Se refier refiere e al cambio cambio de tempera temperatur tura a observad observado o cuando cuando un gas se expand expande e mientras fluye a través de una restricción sin que ningún calor entre en el sistema sistema ni salga de él. El cambio puede ser positivo positivo o negativo. negativo. Para cada gas, existe un punto de inversión que depende de la temperatura y de la presión, por debajo del cual se enfra y por encima del cual se calienta. !a magnitud del camb cambio io de temp temper erat atura ura con con la pres presió ión n depe depend nde e del del coefi coefici cient ente e de "oule "oule## $%om $%omso son n para para un gas gas en part partic icul ular ar.. El efec efecto to "oul "oule#$ e#$%om %omson son causa causa con con frecuencia una disminución de la temperatura a medida que el gas fluye a través de los poros. En si el efecto principal del proceso de estrangulamiento es el de lograr una cada significativa de la presión sin que ocurra ninguna interacción del trabajo ni tampoco que ocurra cambios en la energa cinética y potencial.
2. DISE DISEÑO ÑO DEL DEL EXPER EXPERIM IMEN ENTO TO &onsiste en %acer pasar un gas, inicialmente a temperatura $i y presión Pi, a través de una membrana porosa que le permite descender su presión a un valor Pf, con el consiguiente cambio de temperatura. El proceso se lleva a cabo en recipientes aislados térmicamente del exterior y es relativamente lento, debido a que la membrana dificulta el paso del gas, por lo que suele aproximarse esta situación mediante una sucesión de procesos cuasiest'ticos.
!a función de (estrangulamiento)) de la membrana porosa se consegua en la experiencia original mediante l'minas de algodón, aunque en la actualidad este dispositivo suele fabricarse de material cer'mico. &omo el proceso se lleva adelante aislando térmicamente el sistema, los cambios en la energa interna se deber'n solamente al trabajo reali*ado sobre el sistema+
Es decir que el proceso se reali*a a entalpía constante . uevamente, ideamos una sucesión de procesos cuasiest'ticos -en este caso, reversibles que tenga los mismos estados iniciales y finales que el proceso real. /e esta manera podemos escribir.
3. VALVULAS JOULE THOMSON 0na v'lvula de estrangulamiento es simplemente una restricción al flujo, si bien se reduce la presión, no reali*a trabajo y por lo general la transferencia de calor es peque1a. Si se elige el volumen de control lo suficientemente alejado de dic%a restricción, el cambio de energa cinética resulta peque1o. 2'lvula de expansión adiab'tica de un fluido a presión, enfri'ndose el flujo de gas resultante por el efecto de "oule#$%ompson.
Pro!"o #! $% &'#%# J-T o' "&!'*r%+!',o 3. El gas a procesar se preenfra en un intercambiador gas#gas. 4. El pre#enfriamiento del gas continúa en un intercambiador gas#lquido. El subenfriamiento logrado en el gas de alta presión provoca la condensación de algo de lquido. 5. El lquido condensado en alta presión se separa en un separador convencional antes de la expansión en la v'lvula "#$. /e este modo, el gas llega seco y m's fro que en una unidad convencional a la v'lvula "#$. 6. !uego se expande el gas en la v'lvula "#$. 7s, se logra condensar una mayor cantidad de !P8, con una disminución mayor del punto de roco del gas. 9. !os lquidos condensados luego de la expansión en la "#$ se separan en un separador convencional. /esde el separador, los lquidos se conducen al intercambiador gas#lquido para preenfriar el gas. El gas seco y fro se conduce al intercambiador gas#gas para el mismo propósito.
. APLICACIN EN LA INDUSTRIA PETROLERA &uando
un
gas
sufre
una
expansión
a
través
de
un
obst'culo
o
estrangulamiento, a presiones y temperaturas adecuadas, se produce una disminución de su temperatura. &omo se cumple que cuanto m's baja es la temperatura, el término
Es de mayor valor absoluto y negativo el coeficiente de "oule#$%omson tendr' los valores positivos m's altos, a temperatura bajas. &omo consecuencia de ello, el enfriamiento por efecto de "oule#$%omson ser' m's pronunciado a temperaturas bajas y presiones bajas. Este comportamiento se aplica en la industria para licuar un gas, por ejemplo, el aire. Para ello primero se enfra el gas ya sea por contacto con otro m's fro o por expansión adiab'tica, y luego se lo deja expandir a través de un estrangulamiento. !a disminución de presión y el
descenso de temperatura provocado por este efecto, produce la licuación del gas.
