ING. EN GAS Y PETROLEOTRANSPORTE Y ALMACENAJECOMPORTAMIENTO DE LOS GASES IDEALES Y REALES

El estado gaseoso de la materia, se caracteriza porque los tomos o molculas se encuentran muy separados entre s y sus interacciones son mucho ms dbiles que en el estado lquido y slido.

Los gases se mezclan en cualquier proporcin, son altamente compresibles y tienden a adoptar el volumen y forma del recipiente que los contiene.

GAS IDEALCon 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.

Condiciones en las que el comportamiento de un gas real se aproxima al de un gas idealLos 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.Recordemos ahora algunos conceptos fundamentales para abordar el estudio de los gases.

PresinLa presin se define como la fuerza que se ejerce por unidad de rea transversal (P = F/A).

VolumenPuede definirse como el espacio que ocupa una cantidad dada de materia. Algunas de sus unidades son centmetros cbicos (cm3), litros (l), mililitros (ml), metros cbicos (m3), etc.

TemperaturaLa temperatura es una medida de la energa cintica promedio de las partculas que constituyen un sistema. En la escala Celsius o centgrada, la temperatura se mide en grados centgrados (C).

Condiciones estndarLas condiciones estndar de presin y temperatura, son por convencin:P = 1 atm y T = 0 C.

GAS REALEl gas real es un gas hipottico formado por partculas puntuales, sin atraccin ni repulsin entre ellas y cuyos choques son perfectamente elsticos (conservacin de momento y energa cintica). Los gases reales que ms se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatmicos en condiciones de baja presin y alta temperatura.Para un gas ideal la variable "z" siempre vale uno, en cambio para un gas real, "z" tiene que valer diferente que uno.# Los gases reales, a presiones y temperaturas cercanas a las ambientales, actan como gases ideales.Los gases ideales, son considerados perfectos, es decir se comportan de una manera "imaginaria sin problemas", y en los reales ya se consideran diferentes cambiosfsicosa los que puede estar sometidos dentro de un sistema.Ungas realse define como un gas con un comportamiento termodinmico que no sigue la ecuacin de estado de los gases ideales. Un gas puede ser considerado como real, a elevadas presiones y bajas temperaturas, es decir, con valores de densidad bastante grandes. Bajo la teora cintica de los gases, el comportamiento de un gas ideal se debe bsicamente a dos hiptesis: Las molculas de los gases no son puntuales. La energa de interaccin no es despreciable.

GAS IDEAL VS GAS REALPara poder analizar el comportamiento del estado gas de la materia, se define como gas ideal a un gas terico que se compone de partculas puntuales que se desplazan de manera aleatoria (al azar) y que no interactan entre s [Moran and Sahapiro, 2006]. La ecuacin de estado que describe el comportamiento de un gas ideal es:

(Ec. 1)

Donde,P Presin.V Volumen.n Nmero de moles.T Temperatura.R Constante Universal de los Gases.

La ecuacin de estado de gas ideal considera cambios inversamente proporcionales entre la presin y el volumen, as como cambios directamente proporcionales de la presin o el volumen respecto de la temperatura. Un gas real, en cambio, es aquel con comportamiento termodinmico que no sigue la misma ecuacin de estado de los gases ideales.

Es posible distinguir entre un gas ideal y un gas real, de acuerdo a los principios que relacionan su presin, volumen y temperatura.

Para poder observar el comportamiento del Gas Ideal respecto a los Gases Reales consideremos que el nmero de moles, n, es igual a 1, de modo que despejando de la ecuacin 1:

(Ec. 2)

Graficando la ecuacin 2 y el comportamiento de algunos gases reales, tales como, el nitrgeno (N2), el metano (CH4), el hidrgeno (H2) o el bixido de carbono (CO2), podemos observar en la Figura 1 la desviacin que existe del comportamiento del gas ideal (lnea punteada) respecto a los reales.

Figura 1.Comportamiento de gases reales respecto al gas ideal.

En condiciones normales de presin y temperatura, los gases reales suelen comportarse en forma cualitativa de la misma manera que un gas ideal. Por lo tanto, gases como el oxgeno, el nitrgeno, el hidrgeno o el dixido de carbono se pueden tratar como gases ideales en ciertas condiciones.

Para medir el comportamiento de un gas que difiere de las condiciones habituales del gas ideal, es necesario utilizar las ecuaciones de los gases reales. Estas demuestran que los gases reales no se expanden infinitamente, de lo contrario, alcanzaran un estado en el que ya no ocuparan ms volumen.

El comportamiento de un gas real se acerca al comportamiento de un gas ideal cuando su frmula qumica es sencilla y cuando su reactividad es baja. El helio, por ejemplo, es un gas real cuyo comportamiento es cercano al ideal.

Es importante tener en cuenta la diferencia que existe entre los gases reales respecto a la consideracin de gas ideal para poder predecir de mejor manera su comportamiento.

GAS REALES E IDEALESUn gas ideal es aquel que cumple con la formulaPv=nRTv=VolumenEs la cantidad de espacio que tiene un recipiente. Medidos en Litros o en algunos de sus derivados.V=nRT

P=PresinFuerza que ejerce el contenido de un recipiente, al recipiente.P=nRT

T=TemperaturaEs la medida de calor que presenta un elemento. Es medida en KT=PV

nR= Nmero de partculasCantidad de partes (moles) presentes.n=PV

Por lo tanto que cumple con la Ley de Boyle -Mariotte ,Charlesy Gay Lussac , aquellas quedecanque alguna propiedad constante otras eran inversa o directamente proporcional.

Un gas real es aquel gas que precisamente no se considera ideal esto quiere decir no cumple con las anteriores.

Otras diferencias1. Para un gas ideal la variable "z" siempre vale uno, en cambio para un gas real, "z" tiene que valer diferente que uno.2. La ecuacin de estado para un gas ideal, prescinde de la variable "z" ya que esta para un gas ideal, vale uno. Y para un gas real, ya que esta variable tiene que ser diferente de uno, as que la formula queda de esta forma: p.V = z.n.R.T.3. La ecuacin de Van der Waals se diferencia de las de los gases ideales por la presencia de dos trminos de correccin; uno corrige el volumen, el otro modifica la presin.4. Los gases reales, a presiones y temperaturas cercanas a las ambientales, actan como gases ideales.

BRIDAS (TUBERIAS)

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 Cara

Tipos de bridasLos diseos de las bridas ms habituales son: Bridas de cuello parasoldadura Bridas locas (lap joints). De enchufe y soldadura Bridasroscadas Bridas ciegas Bridas deaislamiento elctrico Bridas en ocho

Bridas con cuello para soldar(welding neck)Estas bridas se diferencian por su largo cuello cnico, su extremo se suelda a tope con el tubo correspondiente. El dimetro interior del tubo es igual que el de la brida, esta caracterstica proporciona un conducto de seccin prcticamente constante, sin posibilidades de producir turbulencias en los gases o lquidos que por el circulan.

Bridas deslizantes (slip-on)En este tipo de bridas, el tubo penetra en el cubo de la misma sin llegar al plano de la cara de contacto, al que se une por medio de cordones de soldadura interna y externamente. Puede considerarse de montaje ms simple que la brida con cuello, debido a la menor precisin de longitud del tubo y a una mayor facilidad de alineacin.

Bridas ciegas (blind)Estn destinadas a cerrar extremos de tubera, vlvulas o aberturas de recipientes, sometidos a variadas presiones de trabajo. Desde el punto de vista tcnico, este tipo de bridas, es el que soporta condiciones de trabajo ms severas (particularmente las de mayores dimensiones), ya que al esfuerzo provocado por la traccin de los bulones, se la adiciona el producido por la presin existente en la tubera.

Bridas con asiento para soldar(socket welding)Su mayor rango de aplicacin radica en tuberas de dimensiones pequeas que conduzcan fluidos a altas presiones. De all que las normas. ANSI B16.5 aconsejan su uso en tubos de hasta 3 de dimetro en las series 150, 300, 600, y de hasta 2 en la serie 1500. En estas bridas el tubo penetra dentro del cubo hasta hacer contactocon el asiento que posee igual dimetro interior que el tubo- quedandoas un conducto suave y sin cavidades. La fijacin de la brida al tubo se realiza practicando un cordn de soldadura alrededor del cubo.

Bridas roscadas (threaded)Si bien presentan la caracterstica de no llevar soldadura lo cual permite un fcil y rpido montaje- deben ser destinadas a aplicaciones especiales (por ejemplo, en tuberas donde existan altas presiones y temperatura ambiente). No es conveniente utilizarlas en conductos donde se produzcan considerables variaciones de temperatura, ya que por efectos de la dilatacin de la tubera, pueden crearse prdidas a travs del roscado.

Bridaspara junta con solapa (lap-joint)Son bridas destinadas a usos muy particulares. Ellas producen el esfuerzo de acople a sectores de tubos solapados, que posteriormente se sueldan a los tubos que conformarn la lnea. La capacidad de absorber esfuerzos, puede considerarse muy similar a la de las bridas deslizantes.

Bridas de orificioEstn destinadas a ser colocadas en puntos de la lnea donde existen instrumentos de medicin. Son bsicamente iguales a las bridas con cuello para soldar, deslizantes o roscadas; la seleccin del tipo en funcin de las condiciones de trabajo de la tubera. Radicalmente tienen dos agujeros roscados para conectar los medidores. Frecuentemente es necesario separar el par de bridas para extraer la placa de orificio; la separacin se logra merced al sistema de extraccin que posee, conformado por un buln con su correspondiente tuerca alojada en una ranura practicada en la brida.

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 loestndarASME/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 cul 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 principales normas empleadas para bridas son:

B16.1Bridas y accesorios bridados de tubera en fundicin de hierro. Clase 25, 125 y 250 B16.20Juntas metlicas para bridas de tubera: Junta de anillo, espirometlica y enchaquetadas. B16.21Juntas planas, no metlicas, para bridas de tubera. B16.24Bridas y accesorios bridados de tubera en aleacin de cobre fundido. Clase 150 y300. B16.34Vlvulas bridadas, roscadas y con extremos para soldar. B16.36Bridas de orificio. B16.47Bridas de acero de gran dimetro (NPS 26" hasta 60"). B16.5 Bridas y Herrajes para Tubos de Acero y Accesorios EmbridadosEntre otras normas y especificaciones:Bridas forjadas en acero al carbonoASTM A-105y en Acero inoxidableAISI F304, F304L, F316, F316L segn normas: ANSI ASME B16.5 De a 24 en 150lbs, 300lbs, 400lbs, 600lbs, 900lbs y1500lbs, hasta 12 en 2500lb. MSS SP- 44 De12 hasta 60 en 150lbs a 600lbs, y hasta 48 en 900lbs. ANSI ASME B16.1 Hasta 96 en 25lbs, 48 en 125lbs y 250lbs, y 12 en 800lbs. ANSI B16.36 Bridas para medicin de caudales. Dimetros de 1 hasta 24 en 300lbs a 1500lbs y de 1 a 12 en 2500lbs. AWWA C-207 Clases B y D hasta 144, clases E hasta 96 y F hasta 48. BACK UP Hasta 60. API 6 A 2000LBS, 3000LBS, 5000LBS, 10000LBS, 150000LBS, 20000LBS, 30000LBS de 1 5/8 hasta 30. JIS K 5K , 10K, 16K y 20K hasta 36. ASME B16.48-2005 Figuras ocho y paletas de a 24 en 150lbs, 300lbs, 400lbs, 600lbs, 900lbs y 1500lbs, hasta 12 en 2500lbs

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