Sistemas de un Solo Componente

En un sistema de un solo componente, por ejemplo, Agua, Metano, Etano, Dióxido de Carbono, etc., este se presenta en algunas de las fases: solida, liquida o gaseosa dependiendo de las condiciones de presión y temperatura a la cual se encuentre. (Pérez Palacio, 1979).

Una fase está caracterizada como una parte del sistema que tiene propiedades intensivas homogéneas. También se dice que el componente está en uno de los 3 estados que puede adquirir la materia: solido, líquido y gas.

Aunque se conoce un cuarto estado de la materia, plasma; para los usos prácticos de ingeniería solo trabajaremos con los tres estados clásicos ya mencionados.

Existen dos formas de analizar un sistema:

  •  Análisis Cualitativo
  •  Análisis Cuantitativo

Análisis Cualitativo

En el análisis cualitativo se hace mediante la inspección de los diagramas de fase, los cuales han sido construido a partir de datos experimentales o de correlaciones.

Para un sistema de un solo componente es un gráfico de presión en función de temperatura, donde se trazan curvas que representan la línea divisoria entre un estado (fase) y otro; mostrando las regiones donde puede conseguirse el componente en determinado estado.

Un par de valores, Temperatura y Presión basta para indicar el estado en el cual se encuentra el componente mediante inspección de la gráfica de P vs T.

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En la figura el punto B define unas condiciones donde se encuentran en equilibrio las tres fases y se denomina punto triple.

La curva AB

Representa los puntos de temperatura y presión donde están en equilibrio las fases sólida y gaseosa; se produce el paso directo de la fase solida a gaseosa, sin pasar a una fase liquida, lo que se conoce como sublimación.

La curva BC

representa los puntos de temperatura y presión donde están en equilibrio las fases sólida y liquida. A lo largo de esa curva se produce solidificación de la fase liquida o fusión de la fase liquida.

La curva BD

Representa los puntos de temperatura y presión donde están en equilibrio las fases liquida y gaseosa. A lo largo de esa curva se produce vaporización de la fase liquida o condensación de la fase gaseosa.

El punto D se conoce como el punto crítico. Más allá de este punto las fases liquida y gaseosa son indistinguibles. Por encima de la temperatura critica es imposible condensar líquidos de la fase gaseosa incrementando la presión, ver figura. El punto 1 está en fase gaseosa por debajo de la temperatura critica, es posible, incrementando la presión, lograr obtener una fase liquida si incrementamos la presión; sin embargo, en el punto 2, el cual se encuentra a una temperatura superior a la crítica no puede pasar a una fase liquida mediante el incremento de presión.

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Igualmente, por encima de la presión critica ya no es posible obtener una fase gaseosa a partir de la fase liquida.

 

Referencias Bibliográficas

Pérez Palacio, R. (1979). Ingeniería de Gas Natural, Propiedades y Comportamiento de Fases. Medellín: Universidad Nacional de Colombia.

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