Válvulas Joule

Válvulas Joule-Thompson El proceso de expansión Joule – Thompson, estrangulamiento, es un proceso en el cual la entalpia del fluido permanece constante, es decir no hay transferencia de calor entre el sistema y sus alrededores y no se realiza trabajo. Como consecuencia, la temperatura cambiara cuando la presión caiga, un diagrama representará el proceso:

Para realizar el análisis termodinámico del proceso asumimos que la válvula de estrangulamiento está aislada, lo que quiere decir que no hay transferencia de calor durante de proceso, lo cual es una muy buena aproximación. El gas inicialmente tiene una P1, T1 y un V1. Después de que el gas pasa a través de la válvula, su presión es P2, T2 y un V2. Los cambios de energía eléctrica y inercia potencial durante el proceso son ignorados, por lo tanto la primera ley de la termodinámica puede ser escrita de la sig. Manera:

Donde Q=0. El único trabajo que presenta es el realizado por el gas, el cual se expresa de la sig manera:

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Por definición tenemos q entalpia, H= U + PV, tenemos que H2=H1 lo cual de muestra que es un proceso isoentálpico. Se desea conocer cual es la T2, para las condiciones T1,P1 y P2

Donde µ es el cambio de temperatura por unidad de cambio de presión a entalpia constante y es conocido como el coeficiente Joule – Thomson. El valor de este coeficiente en un punto dado indica, si se esta produciendo un calentamiento o un enfriamiento.

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Los puntos de la gráfica para los cuales el coeficiente de Joule – Thompson tiene un valor de 0 (línea roja) son conocidos como puntos de inversión, por ejemplo el punto C. la unión de varios puntos para diferentes valores de entalpias resulta en la “curva de inversión” la presión y temperatura de estos puntos de inversión son llamadas presiones de inversión y temperaturas de inversión respectivamente. 1.- región de enfriamiento: en esta parte de la gráfica los valores del coeficiente son positivos, cualquier caída de presión en esta región producirá una disminución de la temperatura de gas, en la figura de C a B o A. 2.- región de calentamiento: los valores del coeficiente son negativos caídas de presión en esta región producirán un aumento de la temperatura del gas, en la figura de E a D o C. EFECTO JOULE – THOMPSON El proceso consiste en el paso desde un contenedor a presión constante a otro a presión también constante y menor (Pf< Pi), de un gas a través de un estrangulamiento o una pared porosa. El gas se expande adiabáticamente en el paso de un contenedor a otro, y se produce una variación en su temperatura. La variación depende de las presiones, inicial y final y del gas utilizado. Está relacionada con la desviación del gas de su comportamiento ideal. El proceso de un gas por un estrangulamiento o pared porosa es irreversible. Sin embargo hay una magnitud termodinámica llamada entalpia que la misma en los estados iniciales y finales para una cierta masa de gas que ha pasado por estrangulamiento. Así que la energía interna del gas permanece constante lo mismo que PV, y en consecuencia la temperatura es la misma antes y después de la expansión. Si embargo cuando se trabaja con gases reales, esto no sucede sino que al expandirse se produce una disminución de temperatura. El coeficiente de Joule Thompson mide la velocidad de variación de la temperatura con la presión en un proceso de flujo a través de un tampón o estrangulamiento Página 3 de 4

Puede considerarse como numero de grados que cambian la temperatura por variación de la presión a entalpia constante.

En este tipo de plantas se preparan para la transmisión de gas de tuberías mediante la eliminación de hidrocarburos líquidos que proporcionan una fuente de ingreso adicional. Empleando el efecto Joule Thompson, en un sistema de auto refrigeración que utiliza una caída en la presión de gas, lo que permite que el gas se expanda, para crear un efecto de enfriamiento. La unidad condensa hidrocarburos pesados a partir del gas para satisfacer especificaciones de tuberías de gas requerida. El exceso de líquido pueden condensarse y causar problemas en la transmisión se recuperan componentes de hidrocarburos vendibles.

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