17 febrero 2007

Nitrógeno líquido


El otro día hablábamos de superconductores y que se tienen que enfriar con nitrógeno líquido. El nitrógeno liquido es uno de los mejores medios que tenemos para enfriar rápidamente algo.

Para obtener nitrógeno líquido primero se comprime el aire hasta licuarlo gracias al efecto Joule-Thompson una vez licuado separamos el nitrógeno del oxigeno y las demás substancias. La temperatura del nitrógeno líquido es de -200ºC (para que os hagáis una idea, en los polos se alcanzan temperaturas de -70ºC).

Como todas las cosas que no se encuentran de manera habitual en la naturaleza, el nitrógeno líquido es peligroso y sorprendente a la vez (de esto ya hablaré otro día).

Y es peligroso porque se calienta rápidamente y al hacerlo vuelve a ser gas. Como un gas es mucho menos compacto que un líquido hay una veloz expansión (usease, que explota). Se puede ver en este vídeo de youtube.

Por otra parte hace que nos sorprendamos al ver fenómenos a los que no estamos acostumbrados. Por ejemplo ver como una rosa se hace añicos como si fuese de cristal.

Hay que decir que muchos descubrimientos se hacen al observar cierto fenómeno. Pero bajo condiciones normales hay miles de millones de personas que de un modo u otro lo están viendo. Para aumentar las probabilidades de descubrir algo interesante "jugar" con condiciones no habituales suele ser una buena idea.

7 comentarios:

Proximo dijo...

Pip: ¡¡Ostrassss!! he borrado tu comentario, sin querer ¿podrías volver a ponerlo? La explosión viene cuando almacenas N2 en un recipiente que no es adiabático porque V=cte dT>0 luego dP>0

pipistrellum dijo...

vaya, pos ya no me acuerdo casi. Cachis!

Te decia que con una turbina se podria producir Nitrogeno u otros gase refrigerados de forma mas eficiente que con una simple valvula joule.

No se si te comente algo mas.

Daniel dijo...

estaba probando una una cosa ahora se me ha borrado a mi.

pipistrellum dijo...

estaba probando una una cosa ahora se me ha borrado a mi.

Te decia que con una turbina se podia mejorar el rendimiento en sistemas de refrigeracion industriales para liquiar gases o usos similares.

Proximo dijo...

¿Con una turbina? No creo que sea cierto, o me faltan datos. El sentido normal de las cosas que si hay dos focos uno frio y otro caliente el caliente cede calor al frío. Cuando licuamos el nitrogeno hacemos el camino inverso. Para poder hacerlo hay que aportar trabajo aportarlo. Enfriar algo y encima recibir trabajo sería inventar el móvil perpetuo. Y violaría la segunda ley.

Además licuar algo con una turbina es desaconsejable. Fijate que las turbinas de vapor que siguen el ciclo de Rankine la expansión para en una saturacion del 95% de fase vapor (más o menos) porque si no las pequeñas gotitas al impactar en los alabes los degradarían (y mucho).

No se si te referías a esto...

pipistrellum dijo...

En sistema de licuado de gases industriales (nitrogeno, gas natura, etc), se usan turbinas expansoras.

Al final pregunte en el foro y efectivamente mejoran bastante el rendimiento ademas de producir trabajo, en comparacion con una valvula.
Claro que si la turbina va en vacio no hay mejora.

El trabajo utilizado para mover la turbina se quita al gas.
Pero previamente hay que comprimirlo y como se enfria antes de llegar a la turbina, se pierde parte de la energia producido por el compresor. Ademas que las perdidas comunes a cualquier maquina.

No se como solucionan el problema de las gotas.

Las turbinas expansoras podrian tener otra utilidad.
Por lo que me han contado las centrales regasificadoras de gas natural gastan mucha energia.
Ademas, si expulsan agua fria puede afectar a la ecologia local.
En galicia hay quejas con una porque el agua fria en una ria afecta al marisco de la zona.
En Bilbao no hay tanto problema porque es una zona hacia el mar abierto.

Con una turbina, el gas licuado y una fuente de calor, se podria obtener energia, en vez de consumirla.
Hay muchas fuentes de calor residuales que se pueden utilizar.
En Bilbao mismo hay una central de ciclo combinado acoplada. Pero no se aprovecha el gas natural para producir energia, segun la persona que me lo comento y que estuvo relacionado con el proyecto, cree que tampoco se utiliza el calor residual para gasificar el gas, pero no esta seguro.

El funcionamiento seria el mismo que en un turbina de vapor, pero con temperaturas mas bajas. Tal vez habria que utilizar otro gas intermedio, menos peligroso.

Al final el ciclo combinado seria triple y rendimiento energetico seria bastante mayor.

Proximo dijo...

Vaaaaale jaja. Sisi, el sistema Claude es más eficiente ya que permite una expansión intermedia.

Pero no es que el gas se condense en una turbina, si no que se hace una extracción intermedia donde se lo deja expandir en una turbina jejeje. Ya me estaba preocupando :D

Te he subido dos esquemas:
este es el sistema Linde
y este el sistema Claude

Saludos y gracias por hacerme pensar en la termodinámica otra vez. No hay que dejar que se oxide :D