Punto de rocío

Imágenes del fenómeno.

El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en elaire, produciendo rocío, neblina, cualquier tipo de nube o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.

Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de agua (humedad absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción de vapor contenida en relación a la necesaria para llegar al punto de saturación, expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura (humedad relativa igual al 100 %) se llega al punto de rocío. La saturación se produce por un aumento de humedad relativa con la misma temperatura, o por un descenso de temperatura con la misma humedad relativa.

Tabla que relaciona la temperatura, la humedad relativa y el punto de rocío.

Haciendo un ejemplo aplicativo:

Pr = Punto de rocío. T = Temperatura en grados Celsius H = Humedad relativa.

Sin embargo la fórmula ampliamente utilizada es :

Pr = Punto de rocío. T = Temperatura en grados Celsius H = Humedad relativa.

Esta última fórmula, aunque es ampliamente usada, no siempre genera el resultado correcto.

La temperatura del punto de rocío también depende de la presión de la masa de aire, hecho que no se tiene en cuenta en las fórmulas anteriores.1

Punto de rocío en el aire comprimido2 [editar]

En el aire existen múltiples gases, principalmente: oxígeno, nitrógeno y vapor de agua. Este último, a diferencia de los otros dos, no es estable. La ley de los gases de Dalton nos permite analizar su comportamiento: “En una mezcla de gases, la presión total del gas es la suma de las presiones parciales de los gases que lo componen.”

La cantidad máxima de vapor de agua que puede contener el aire, está determinada también por la temperatura. Se denomina Punto de rocío a la temperatura en la que comienza a condensarse el agua. Esta condensación del agua es un problema importante en las instalaciones de aire comprimido.

Para evitar la condensación de agua existen equipos que secan el aire, reduciendo los niveles de vapor de agua para que no perjudiquen a nuestra instalación o proceso. Utilizamos la temperatura de Punto de rocío para medir el grado de sequedad del aire comprimido.

Conceptos importantes:

Punto de rocío Atmosférico: la temperatura a la que el vapor de agua comienza a condensarse en la naturaleza (a la presión atmosférica).

Punto de rocío a Presión: la temperatura a la que el vapor de agua comienza a condensarse con una presión superior (temperatura de condensación que afecta en una instalación de aire comprimido).

Cromatografía de gases

Un equipo de cromatografía gaseosa.

La cromatografía de gases es una técnica cromatográfica en la que la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. La elución se produce por el flujo de una fase móvil de gas inerte. A diferencia de los otros tipos decromatografía, la fase móvil no interactúa con las moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través de la columna.

Existen dos tipos de cromatografía de gases (GC): la cromatografía gas-sólido (GSC) y la cromatografía gas-líquido (GLC), siendo esta última la que se utiliza más ampliamente, y que se puede llamar simplemente cromatografía de gases (GC). En la GSC la fase estacionaria es sólida y la retención de los analitos en ella se produce mediante el proceso de adsorción. Precisamente este proceso de adsorción, que no es lineal, es el que ha provocado que este tipo de cromatografía tenga aplicación limitada, ya que la retención del analito sobre la superficie es semipermanente y se obtienen picos de elución con colas. Su única aplicación es la separación de especies gaseosas de bajo peso molecular. La GLC utiliza como fase estacionaria moléculas de líquido inmovilizadas sobre la superficie de un sólido inerte.

La GC se lleva a cabo en un cromatógrafo de gases. Éste consta de diversos componentes como el gas portador, el sistema de inyección de muestra, la columna (generalmente dentro de un horno), y el detector.

Diagrama de un cromatógrafo de gases

Índice  [ocultar] 

1Gas portador 2Sistema de inyección de muestra 3Columnas y sistemas de control de temperatura 4Detectores 5Columnas y tipos de fases estacionarias 6Aplicaciones 7Véase también 8Bibliografía

Gas portador[editar]

El gas portador cumple básicamente dos propósitos: Transportar los componentes de la muestra, y crear una matriz adecuada para el detector. Un gas portador debe reunir ciertas condiciones:

-Debe ser inerte para evitar interacciones (tanto con la muestra como con la fase estacionaria)-Debe ser capaz de minimizar la difusión gaseosa-Fácilmente disponible y puro-Económico-Adecuado al detector a utilizar...

El gas portador debe ser un gas inerte, para prevenir su reacción con el analito o la columna. Generalmente se emplean gases como el helio, argón, nitrógeno, hidrógeno odióxido de carbono, y la elección de este gas en ocasiones depende del tipo de detector empleado. El almacenaje del gas puede ser en balas normales o empleando un generador, especialmente en el caso del nitrógeno y del hidrógeno. Luego tenemos un sistema de manómetros y reguladores de flujo para garantizar un flujo estable y un sistema de deshidratación del gas, como puede ser un tamiz molecular.

Generalmente la regulación de la presión se hace a dos niveles: un primer manómetro se sitúa a la salida de la bala o generador del gas y el otro a la entrada del cromatógrafo, donde se regula el flujo. Las presiones de entrada varían entre 10 y 25 psi, lo que da lugar a caudales de 25 a 150 mL/min en columnas de relleno y de 1 a 25 mL/min en columnas capilares. Para comprobar el caudal se puede utilizar un rotámetro o un simple medidor de pompas de jabón, el cual da una medida muy exacta del caudal volumétrico que entra a la columna.

La pureza de los gases es sumamente importante, se requieren niveles 4.5 o mayores es decir 99.995 % de pureza. Sin embargo, debido al cuidado que se debe tener con la fase activa de la columna, se hace completamente necesario la instalación de trampas a la entrada del Gas carrier, estas trampas obviamente tienen una capacidad limitada, pero son importantísimas al momento de usar el Cromatografo. Estas trampas evitan el ingreso de Hidrocarburos, agua, CO entre otros.

Sistema de inyección de muestra[editar]

La inyección de muestra es un apartado crítico, ya que se debe inyectar una cantidad adecuada, y debe introducirse de tal forma (como un "tapón de vapor") que sea rápida para evitar el ensanchamiento de las bandas de salida; este efecto se da con cantidades elevadas de analito. El método más utilizado emplea una microjeringa (de capacidades de varios microlitros) para introducir el analito en una cámara de vaporización instantánea. Esta cámara está a 50 °C por encima del punto de ebullición del componente menos volátil, y está sellada por una junta de goma de silicona septa o septum.

Inyector de muestra para un GC

Si es necesaria una reproducibilidad del tamaño de muestra inyectado se puede usar una válvula de seis vías o válvula de inyección, donde la cantidad a inyectar es constante y determinada por el tamaño del bucle de dicha válvula.

Un muestreador automático para emplear la técnica de Espacio de Cabeza o Head Space para GC (accesorio).

Si la columna empleada es rellena, el volumen a inyectar será de unos 20 μL, y en el caso de las columnas capilares dicha cantidad es menor, de 1 μL, y dependiendo del tipo de columna capilar (ya que existen columnas con distinto diámetro interno) es que si se utiliza todo el volumen de muestra inyectado. Para obtener menor cantidad de volumen, se utiliza un divisor de flujo (la inyección se conoce como modo "Split") a la entrada de la columna que desecha parte del analito introducido. Si se utiliza todo el volumen de muestra la inyección es de tipo "Splitless". El modo Splitless, se empleó más para determinar pequeñas cantidades o trazas (determinaciones ambientales).

Si se inyecta 1 microlitro de solvente, por ejemplo agua al pasar a la fase vapor su volumen se multiplicará por mil. Es decir, un microlitro de agua pasaría a ser 1 mL de agua en gas, como el volumen del puerto de inyección es limitado, se emplean split pulsado u otras configuraciones para garantizar el ingreso adecuado de las muestras.

En caso de muestras sólidas, simplemente se introducen en forma de disolución, ya que en la cámara de vaporización instantánea el disolvente se pierde en la corriente de purga y no interfiere en la elución.

Según las curvas de Van Demter (HEPT vs. Velocidad Lineal), el mejor gas a usar en la columna cromatográfica como portador de los analitos es el hidrógeno, sin embargo dada su peligrosidad, es más usado como gas de encendido en el detector FID, junto con el aire. Luego vienen, respectivamente, helio y nitrógeno.

El gas hidrógeno es el mejor carrier y los flujos que manejan los cromatógrafos no son peligrosos, además a la salida de estos generalmente existen restrictores de llama que evitan la propagación de un posible incendio. Se puede recomendar el uso de hidrógeno debido a, primero por su bajo precio respecto a los otros gases y por la resolución de los picos que se muestran en los cromatogramas.

La relación para la ignición entre hidrógeno y aire es de 4,1% para el límite inferior y del 74,8% para el superior a 101,3Kpa y 298K (Safety Standard for Hydrogen and Hydrogen Systems, NASA), y se tiene que estar en presencia de una chispa o zona de calentamiento alta (desde 520°C).

Columnas y sistemas de control de temperatura[editar]

En GC se emplean dos tipos de columnas: las empaquetadas o de relleno y las tubulares abiertas o capilares. Estas últimas son más comunes en la actualidad (2005) debido a su mayor rapidez y eficiencia. La longitud de estas columnas es variable, de 2 a 60 metros, y están construidas en acero inoxidable, vidrio, sílice fundida o teflón. Debido a su longitud y a la necesidad de ser introducidas en un horno, las columnas suelen enrollarse en una forma helicolidal con longitudes de 10 a 30 cm, dependiendo del tamaño del horno.

La temperatura es una variable importante, ya que de ella va a depender el grado de separación de los diferentes analitos. Para ello, debe ajustarse con una precisión de décimas de grado. Dicha temperatura depende del punto de ebullición del analito o analitos, como también la máxima temperatura de funcionamiento de la columna (fase estacionaria), y por lo general se ajusta a un valor igual o ligeramente superior a él. Para estos valores, el tiempo de elución va a oscilar entre 2 y 30-40 minutos. Si tenemos varios componentes con diferentes puntos de ebullición, se ajusta la llamada rampa de temperatura con lo cual ésta va aumentando ya sea de forma continua o por etapas. En muchas ocasiones, el ajustar correctamente la rampa puede significar separar bien o no los diferentes analitos. Es recomendable utilizar temperaturas bajas para la elución ya que aunque a mayor temperatura la elución es más rápida, se corre el riesgo de descomponer el analito. Se puede progamar la rampa tanto para aumentar como para disminuir la temperatura del horno para que no haya solapamiento de los picos.

Detectores[editar]

El detector es la parte del cromatógrafo que se encarga de determinar cuándo ha salido el analito por el final de la columna. Las características de un detector ideal son:

Sensibilidad: Es necesario que pueda determinar con precisión cuándo sale analito y cuando sale sólo el gas portador. Tienen sensibilidades entre 10-8 y 10-15 g/s de analito.

Respuesta lineal al analito con un rango de varios órdenes de magnitud. Tiempo de respuesta corto, independiente del caudal de salida. Intervalo de temperatura de trabajo amplio, por ejemplo desde temperatura ambiente hasta unos 350-400 °C, temperaturas típicas trabajo. Estabilidad y reproducibilidad, es decir, a cantidades iguales de analito debe dar salidas de señal iguales. Alta fiabilidad y manejo sencillo, o a prueba de operadores inexpertos. Respuesta semejante para todos los analitos, o Respuesta selectiva y altamente predecible para un reducido número de analitos.

Algunos tipos de detectores:

Detector de ionización de llama  (FID, Flame Ionization Detector). Detector de conductividad térmica  (TCD, Thermical Conductivity Detector). Detector termoiónico  (TID, ThermoIonic Detector). Detector de captura de electrones  (ECD, Electrón-Capture Detector). Detector de emisión atómica  (AED, Atomic Emission Detector).

Vista de un detector GC del tipo FID (desmontado).

Otros detectores minoritarios son el detector fotométrico de llama (PFD), empleado en compuestos como pesticidas e hidrocarburos que contengan fósforo o azufre. En este detector se hace pasar el gas eluido por una llama hidrógeno/oxígeno donde parte del fósforo se convierte en una especie HPO, la cual emite a λ = 510 y 526 nm, y simultáneamente el azufre se convierte en S2, con emisión a λ = 394 nm. Dicha radiación emitida se detecta con un fotómetro adecuado. Se han podido detectar otros elementos, como algunos halógenos, nitrógeno, estaño, germanio y otros.

En el detector de fotoionización (PID), el gas eluido al final de la columna se somete a una radiación ultravioleta con energías entre 8,3 y 11,7 eV, correspondiente a una λ = 106-149 nm. Mediante la aplicación de un potencial a la celda de ionización se genera una corriente de iones, la cual es amplificada y registrada.

Columnas y tipos de fases estacionarias[editar]

Columnas de rellenoLas columnas de relleno o empacadas consisten en unos tubos de vidrio, metal (inerte a ser posible como el acero inoxidable, níquel, cobre o aluminio) o teflón, de longitud de 2 a 3 metros y un diámetro interno de unos pocos milímetros, típicamente de 2 a 4. El interior se rellena con un material sólido, finamente dividido para tener una máxima superficie de interacción y recubierto con una capa de espesores entre 50 nm y 1 μm. Para que puedan introducirse en el horno, se enrollan convenientemente.

El material de relleno ideal consiste en pequeñas partículas, esféricas y uniformes, con una buena resistencia mecánica, para tener una máxima superficie donde interaccionar la fase estacionaria y el analito. La superficie específica mínima ha de ser de 1 m²/g. Como todos los componentes de columnas para GC, debe ser inerte a altas temperaturas (~400 °C) y humectarse uniformemente con la fase líquida estacionaria durante el proceso de fabricación. El material preferido actualmente (2005) es la tierra de diatomeasnatural, debido a su tamaño de poro natural. Estas especies, ya extinguidas, utilizaban un sistema de difusión molecular para tomar nutrientes del medio y expulsar sus residuos. Por tanto, debido a que el sistema de absorción superficial del analito y la fase estacionaria es parecido, son materiales especialmente útiles.

El tamaño es crítico a la hora de darse el proceso de interacción del analito, y a menores tamaños la eficacia de la columna es mejor. Pero existe el problema de la presión necesaria para hacer circular un caudal estable de gas portador por la columna, ya que dicha presión es inversamente proporcional al cuadrado del diámetro de dichas partículas. Así, el tamaño mínimo para usar presiones máximas de 50 psi es de 250 a 149 μm.

Columnas capilares

Las columnas capilares son de dos tipos básicos: las de pared recubierta (WCOT) y las de soporte recubierto (SCOT). Las WCOT son simplemente tubos capilares donde la pared interna se ha recubierto con una finísima capa de fase estacionaria. Las columnas SCOT tienen en su parte interna una fina capa de material absorbente como el empleado en las columnas de relleno (tierra de diatomeas) donde se ha adherido la fase estacionaria. Las ventajas de las WCOT frente a las SCOT es la mayor capacidad de carga, ya que en su fabricación se emplean mayores cantidades de fase estacionaria, al ser la superficie de intercambio mayor. Por orden de eficacia, en primer lugar están las WCOT, luego las SCOT y por último las columnas de relleno.

Las columnas WCOT se fabrican a partir de sílice fundida, conocidas como columnas tubulares abiertas de sílice fundida o FSOT. Estas columnas se fabrican a partir de sílice especialmente pura, sin apenas contenido de óxidos metálicos. Debido a la fragilidad inherente a este material, en el mismo proceso de obtención del tubo se recubre con una capa de poliimida, de esta forma la columna puede enrollarse con un diámetro de unos pocos centímetros. Estas columnas, con propiedades como baja reactividad, resistencia física y flexibilidad, han sustituido a las WCOT clásicas.

Las columnas FSOT tienen diámetros internos variables, entre 250 y 320 μm (para columnas normales) y 150-200 μm para columnas de alta resolución. Estas últimas requieren menor cantidad de analito y un detector más sensible, al eluir menor cantidad de gas. Existen asimismo columnas macrocapilares con diámetros de hasta 530 μm, que admiten cantidades de analito comparables a las de relleno pero con mejores prestaciones.

En estas columnas existe un problema debido a la absorción del analito sobre la superficie de la sílice fundida, adsorción debida a la presencia de grupos silanol (Si-OH), los cuales interaccionan fuertemente con moléculas polares orgánicas. Este inconveniente se suele solventar inactivando la superficie por sililación con dimetilclorosilano (DMCS). La absorción debida a los óxidos metálicos se ve paliada en gran parte por la elevada pureza de la sílice empleada.

La fase estacionariaLas propiedades necesarias para una fase estacionaria líquida inmovilizada son:

1. Características de reparto (factor de capacidad κ' y factor de selectividad α) adecuados al analito.2. Baja volatilidad, el punto de ebullición de la fase estacionaria debe ser al menos 100 °C mayor que la máxima temperatura alcanzada en el

horno.3. Baja reactividad.4. Estabilidad térmica, para evitar su descomposición durante la elución.

Existen como mucho una docena de disolventes con estas características. Para elegir uno, debe tenerse en cuenta la polaridad del analito, ya que a mayor polaridad del analito, mayor polaridad deberá tener la fase estacionaria. Algunas fases estacionarias utilizadas actualmente (2005) son:

Polidimetilsiloxano , fase no polar de uso general para hidrocarburos, aromáticos, polinucleares, drogas, esteroides y PCB. Poli(fenilmetildifenil)siloxano  (10% fenilo), para ésteres metílicos de ácidos grasos, alcaloides, drogas y compuestos halogenados. Poli(fenilmetil)siloxano  (50% fenilo), para drogas, esteroides, pesticidas y glicoles. Poli(trifluoropropildimetil)siloxano , para aromáticos clorados, nitroaromáticos, bencenos alquilsustituidos. Polietilenglicol ,sirve para compuestos polares, también para compuestos como glicoles, alcoholes, éteres, aceites esenciales. Poli(dicianoalildimetil)siloxano , para ácidos grasos poliinsaturados, ácidos libres y alcoholes.

Generalmente, en columnas comerciales, la fase estacionaria se presenta enlazada y entrecruzada para impedir su pérdida durante las operaciones de elución o lavado. De esta forma se obtiene una monocapa adherida químicamente a la superficie de la columna. La reacción implicada suele ser la adición de un peróxido al líquido a fijar, iniciándose una reacción por radicales libres que tiene como resultado la formación de un enlace carbono-carbono que además incrementa su estabilidad térmica. Otra forma es la irradiación con rayos gamma.

Otro tipo de fase estacionaria son las quirales, lo cual permite resolver mezclas enantioméricas. Este tipo de fases suelen ser aminoácidos quirales o algún derivado adaptado al trabajo en columna.

El grosor de la película varía entre 0,1 y 5 μm; el grosor depende de la volatilidad del analito. Así, un analito muy volátil requerirá una capa gruesa para aumentar el tiempo de interacción y separar más efectivamente los diferentes componentes de la mezcla. Para columnas típicas (diámetros internos de 0,25 o 0,32 mm) se emplean grosores de 0,25 μm, y en las columnas macrocapilares el grosor sube hasta 1 μm. El grosor máximo suele ser de 8 μm

Aplicaciones[editar]

La GC tiene dos importantes campos de aplicación. Por una parte su capacidad para separar mezclas orgánicas complejas, compuestos organometálicos y sistemas bioquímicos. Su otra aplicación es como método para determinar cuantitativa y cualitativamente los componentes de la muestra. Para el análisis cualitativo se suele emplear el tiempo de retención, que es único para cada compuesto dadas unas determinadas condiciones (mismo gas portador, rampa de temperatura y flujo), o el volumen de retención. En aplicaciones cuantitativas, integrando las áreas de cada compuesto o midiendo su altura, con los calibrados adecuados, se obtiene la concentración o cantidad presente de cada analito.1 == Montaje de técnicas ==

El montaje de una técnica analítica de CG es netamente empírica, el perfil de los analitos que se quiera determinar, la elección de la fase móvil, los tiempos de retención (elución) estarán dados exclusivamente por las condiciones particulares de la columna (fase estacionaria) frente al equipo. Las rampas de temperatura a seleccionar bien pueden isotérmicas o escalonadas.

La elección del gás dependerá del tipo de detector, la elección de la columna (fase estacionaria) dependerá de la polaridad de los compuestos a separar, el detector dependerá del tipo de compuestos a detectar.

Usualmente una técnica analítica de GC consumirá muchas horas de un cromatografista en ser desarrollada e instalada por el método del ensayo y error antes de ser validada como real.

La elección de los estándares es fundamental en el desarrollo de la técnica. La estabilización de la línea base de la fase móvil en la fase estacionaria ( posterior al frente del solvente) a través del tiempo es fundamental para establecer un método. Una línea de base (solvente) poco estable o irregular que cambia de intensidad frente al detector a medida que eluye debe ser afinada y estabilizada antes de introducir los analitos.

El layout de los parámetros del rango de temperatura del horno, la adecuada elección de la columna y su fase estacionaria (incluye, tipo, largo y diámetro), la elección adecuada del tipo de detector, las temperaturas del detector e inyector, los volúmenes de analito, deberán ser establecidas de modo tal que se obtenga la mayor eficacia en separar los analitos, y con la mejor resolución posible. La pureza de la muestra dependerá de la preparación previa de la misma.

La CG es una metodología altamente efectiva y su perfomance permite una amplia gama de posibiidades para la química analítica en compuestos orgánicos. Una derivación de esta técnica es la Cromatografía HPLC que funciona sobre la base de la afinidad del analito por la fase móvil líquida en vez de gaseosa.

La sensibilidad de la técnica GC puede incluso detectar microgramos del analito si está bien montada. La cuantificación se basa en cálculos del área bajo la curva que es proporcional a la concentración del analito. Comúnmente se usa en estándar interno de trabajo.

Ósmosis

Fenómeno de la ósmosis.

La ósmosis (del griego wσμός, acción de empujar, impulso, y -sis; también escrito osmosis sin tilde)1 es unfenómeno físico relacionado con el movimiento de un solvente a través de una membrana semipermeable. Tal comportamiento supone una difusión simple a través de la membrana, sin gasto de energía. La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para el metabolismo celular de los seres vivos.

Índice  [ocultar] 

1Mecanismoo 1.1Fundamento físico

2Ósmosis inversa 3Aplicaciones

o 3.1Desalinización 3.1.1Reducción de la dureza

o 3.2Descontaminación y tratamiento de efluentes 3.2.1Reducción del contenido de nitratos

3.2.1.1Concentración de nitritos y nitratos 3.2.2Eliminación del color y de los precursores de trihalometanos 3.2.3Vinazas 3.2.4Alpechines

o 3.3Uso como agua potableo 3.4Usos industriales

3.4.1Producción de aguas de alta calidad 3.4.2Circuitos de refrigeración semiabiertos 3.4.3Pintado por electrodeposición 3.4.4Tintado de fibras textiles 3.4.5Fabricación de catalizadores 3.4.6Procesado de papel fotográfico

o 3.5Usos alimentarios 3.5.1Fabricación de fécula de patata 3.5.2Concentrado de zumos de frutas 3.5.3Preconcentración de jugos azucarados 3.5.4Preconcentrado de suero lácteo 3.5.5Preconcentrado de la clara de huevo 3.5.6Estabilización de vinos 3.5.7Fabricación de cerveza con bajo contenido en alcohol 3.5.8Fermentación alcohólica

4Experimento ilustrativo de ósmosis 5Véase también 6Referencias 7Enlaces externos

Mecanismo[editar]

Se denomina membrana semipermeable a aquella estructura que contiene poros o agujeros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes, normalmente del tamaño de micrómetros. Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua, que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más grandes.

Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones, una de agua pura y otra de agua con azúcar, suceden varias cosas, explicadas a fines del siglo XIX porJacobus Henricus van 't Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial electroquímico y difusión simple, entendiendo que este último fenómeno implica no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas y esto ocurre cuando las partículas que vienen se equiparan con las que aleatoriamente van, sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas

particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio, que está en relación directa con la osmolaridad de la solución, genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica, por ejemplo: "existe una presión osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar". El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica.2 3

El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.

Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.

Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración, disolución hipotónica, a la de mayor concentración, disolución hipertónica. Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.

En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva de agua, o bien que se hinchen, posiblemente hasta reventar, por un aumento también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energía.

Fundamento físico[editar]Es un sistema binario reaccionante, en que los componentes no acarrean carga eléctrica y existe una temperatura uniforme e igual para dos reservorios, se tiene que la producción de entropía es la combinación lineal de productos entre flujos y fuerzas del sistema:4

donde los flujos son simplemente el flujo de difusión relativo del compuesto 1 y el flujo relativo de velocidades de los componentes:

Las fuerzas termodinámicas son diferencias entre magnitudes intensivas entre los dos reservorios: potencial químico y presión

Las leyes fenomenológicas son:

De lo que se deduce, para una situación estacionaria ( ) que una diferencia de concentraciones en los depósitos provoca una diferencia de presiones y viceversa. Son los fenómenos de ósmosis y ósmosis inversa, dados por la relación:

A la diferencia de presiones   que provoca una determinada diferencia de concentración   se denomina presión osmótica.

Ósmosis inversa[editar]

Ósmosis inversa

Lo descrito hasta ahora ocurre en situaciones normales, en que los dos lados de la membrana estén a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración de sales.

Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración.

Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a serpotable.

Aplicaciones[editar]

La mayoría de las aplicaciones5 de la ósmosis vienen de la capacidad de separar solutos en disolución de forma activa mediante ósmosis inversa utilizando membranas semipermeables.

Desalinización[editar]

Véase también: Desalinización

Mediante este procedimiento es posible obtener agua desalinizada (menos de 5.000 microsiemens/cm de conductividad eléctrica) partiendo de una fuente de agua salobre, agua de mar, que en condiciones normales puede tener entre 20 000 y 55 000 microsiemens/cm de conductividad.

La medida de la conductividad del agua da una indicación de la cantidad de sales disueltas que contiene, dado que el agua pura no es un buen conductor de la electricidad (su potencial de disociación es menor de 0.00001).

La ósmosis inversa o reversa (RO) se ha convertido hoy en día en uno de los sistemas más eficientes para desalinizar y potabilizar el agua, siendo usada en barcos, aviones, industrias, hospitales y domicilios.

Mediante ósmosis inversa se consigue que el agua bruta que llega a la desaladora se convierta por un lado en un 40 % de agua producto y un 55-60 % de agua salobre.

La clave está en la constitución del fajo de membranas que intercalan redes-canales de circulación entre capa y capa y finalmente convergen en el centro del sistema. Como hay un flujo de entrada y dos flujos de salida, al uno se le conoce como rechazo salino y al otro como flujo de permeado y sus valores dependerán de la presión de entrada impuesta al sistema. Por lo general es factible encontrar membranas confeccionadas con poliamida o acetato de celulosa (este último material está en desaparición) con un rechazo salino de entre 96.5-99.8 %. Existen membranas especializadas para cada tipo de agua, desde agua de mar hasta aguas salobres.

Los equipos de ósmosis inversa industriales montan varios trenes o carros de membranas interconectadas entre sí, una bomba de alta presión, medidores de TDS, pH y caudalímetros de columna. Existen equipos que se ubican en grandes salas debido a su enorme tamaño.

Para el óptimo funcionamiento de estos sistemas, se requiere mantener un anti-incrustante contra sílice (sílice gelificada neutra) que obtura el sistema, además de un biocidapara mantener libre de biomasas las capas del sistema.

La ósmosis inversa tiene algunas restricciones, hay ciertas especies químicas que el sistema no es capaz de retener, estos son el arsenito (As+3), la sílice neutra (ya mencionada) y el boro. Para retener estas especies hay que realizar una modificación del estado químico de la especie, ya sea vía oxidación, co-precipitación o cambios de pHdel medio. Por ejemplo el arsenito (As+3) experimenta un rechazo de menos de 25 %, el arsenato (As+5) es capaz de ser retenida en un 95-98 %.

Las incrustaciones en las membranas son un factor no despreciable en la eficiencia del equipo, esto ocurre cuando se pretende forzar el caudal de permeado, ocurriendo frentes de saturación en la superficie de la membrana. Otras sustancias son incrustantes, tales como la mencionada sílice, biomasas de microorganismos. Una vez incrustada la membrana, solo es posible revertir la situación desmontando la unidad y tratándola con mezclas de ácidos fuertes y sometiéndolas a contracorriente.

Un desarrollo tecnológico reciente especialmente relevante es el de la ósmosis inversa para desalinización basada en energía solar fotovoltaica, empleando sólo y exclusivamente una pequeña batería para que todo funcione correctamente.

Reducción de la dureza[editar]

Las aguas duras contienen iones de calcio y magnesio que pueden precipitar combinados con iones como carbonatos, sulfatos o hidróxidos estos precipitados se van acumulando (obstruyendo) en las tuberías de distribución, calentadores, etc. Con la ósmosis inversa se reducen estos precipitados. En el caso de equipos industriales muy costosos es muy recomendable un tratamiento adicional de intercambio de iones de calcio por iones de sodio mediante cadenas descalcificadoras con resinas.

Descontaminación y tratamiento de efluentes[editar]Véase también: efluentes

Para la eliminación de contaminantes en disolución principalmente encaminado al ahorro de agua. Si se tiene agua con contaminante "X" cuyas moléculas tienen un tamaño de "Y" micras, siendo "Y" mayor que el tamaño de la molécula de agua. Si se busca una membrana semipermeable que deje pasar moléculas de tamaño de las del agua pero no de "Y", al aplicar presión (ósmosis inversa) se obtendrá agua sin contaminante.

La utilización de la ósmosis inversa en el tratamiento de efluentes persigue alguno de los tres objetivos siguientes:6

Concentrar la contaminación en un reducido volumen. Recuperar productos de alto valor económico. Recircular el agua.

La ósmosis inversa no destruye la contaminación sino que, como mucho, permite concentrarla en un pequeño volumen.

Reducción del contenido de nitratos[editar]Las aguas subterráneas suelen incorporar altas concentraciones de nitratos, superiores a las admitidas por la reglamentación técnico-sanitaria. Las membranas de ósmosis inversa con un alto porcentaje de rechazo del ion nitrito permiten obtener agua con un bajo contenido en dichos iones.

Concentración de nitritos y nitratos[editar]Los efluentes procedentes de la limpieza de depósitos contenedores de tetróxidos de nitrógeno (N2O4) están contaminados con iones nitrito (NO2

-) y nitrato (NO3-). Los efluentes son neutralizados previamente con sosa cáustica tras lo cual son enviados a un

primer paso de una ósmosis inversa que trabaja con una recuperación del 95%. El rechazo de este primer paso es enviado hasta una segunda etapa de ósmosis inversa que trabaja con una recuperación del 75 %. El rechazo de este segundo paso es recirculado al depósito situado en cabeza de la instalación y el perneado, con un contenido inferior a 10 ppm, puede ser reutilizado.

Eliminación del color y de los precursores de trihalometanos[editar]El color procedente de la descomposición de la materia orgánica natural disuelta por las aguas. El color, además de no admitirse en el agua potable por motivos estéticos, es un precursor de los trihalometanos (THM).

Vinazas[editar]

Véase también: Vinazas

Las vinazas sufren en primer lugar un proceso de filtración para eliminar las materias en suspensión que pudiesen atascar las membranas. Continuación son impulsadas hacia unas membranas de ósmosis inversa que permiten el paso tanto del agua como del alcohol etílico. El permeado de la ósmosis inversa, que constituye el 90 % del volumen inicial de las vinazas, se envía hacia una columna de destilación que permite recuperar el alcohol y otros productos nobles. El residuo de la columna de destilación es agua con un bajo contenido en DBO que puede enviarse hacia una planta convencional de aguas residuales urbanas. El rechazo de la ósmosis inversa, que constituye el 10 % del volumen inicial de las vinazas, se envía a una columna donde se destila a baja temperatura para evitar la degradación de productos termosensibles permitiendo se recuperación.

Alpechines[editar]Véase también: Alpechines

Los efluentes de las almazaras, compuestas por el agua de la aceituna y el agua utilizada para extraer el aceite de oliva, es altamente contaminante y difícilmentebiodegradable. La ósmosis inversa, combinada con una ultrafiltración, permite recuperar de los efluentes materiales de alto valor económico y obtener agua reutilizable.

Uso como agua potable[editar]Cada vez es más frecuente el uso de la desalinización para producir agua para consumo humano, y la tendencia probablemente continuará conforme aumenta la escasez de agua a causa de las presiones que produce el crecimiento demográfico, la sobreexplotación de los recursos hídricos y la contaminación de otras fuentes de agua.

Los sistemas de desalinización actuales están diseñados para tratar tanto el agua estuarina, costera y marina, como también aguas salobres interiores (tanto superficiales como subterráneas).

El agua producida mediante la ósmosis inversa es agresiva para los materiales utilizados, por ejemplo en la distribución del agua y en las tuberías y dispositivos de fontanería domésticos.

Los materiales generalmente utilizados en las instalaciones domésticas pueden ser atacados por estas aguas agresivas, por este motivo también después de la desalación se suele estabilizar el agua. Este proceso se hace sustancias químicas como carbonato cálcico y magnésico con dióxido de carbono. Una vez aplicado este tratamiento, el agua desalinizada no debería ser más agresiva que el agua de consumo habitual.

El agua desalinizada suele mezclarse con volúmenes pequeños de agua más rica en minerales para mejorar su aceptabilidad y, en particular, para reducir su agresividad. Algunas aguas subterráneas o superficiales pueden utilizarse, tras un tratamiento adecuado, para mezclar en proporciones mayores y pueden mejorar la dureza y el equilibrio iónico.7

Usos industriales[editar]Producción de aguas de alta calidad[editar]

Producción de agua desmineralizada: las membranas de baja presión eliminan la mayor parte de las sales en el agua, finalizando su desmineralización total con el intercambio iónico.

Producción de agua ultrapura: además de eliminar las sales en el agua y una gran variedad de sustancias orgánicas, también depura microorganismos consiguiendo un agua ultrapura.

Circuitos de refrigeración semiabiertos[editar]Véase también: refrigeración

Las centrales de producción de energía eléctrica deben ceder al foco frío grandes cantidades de energía en forma de calor. El medio utilizado para esta transferencia es habitualmente el agua de un circuito de refrigeración. Con el fin de economizar la máxima cantidad de agua posible se concentra el agua de aporte tantas veces como lo permita su composición iónica y la resistencia a la corrosión de los materiales del circuito. Al mismo tiempo, con tal finalidad y para cumplir con la legislación vigente en algunos países, reduciendo el impacto ecológico que supondría el vertido de las aguas de alta salinidad de la purga del circuito, se procede a tratar estas para obtener un vertido practicante nulo donde la ósmosis inversa juega un papel importante en la concentración del vertido.

Pintado por electrodeposición[editar]Véase también: electrodeposición

En este proceso la carrocería se sumerge en una dispersión coloidal en agua de partícula de pintura eléctricamente cargada. La aplicación de un gradiente de potencial origina una migración de las partículas de pintura hacia la carrocería sobre la que se depositan. Cuando la carrocería emerge del baño de electropintado arrastra pintura sin depositar, por lo que se lava pulverizando agua a contracorriente. De esta forma, la pintura arrastrada es recuperada y devuelta de nuevo al baño.

El baño de pintura es bombeado hacia unas membranas de ultrafiltración cuyo permeado contiene mayoritariamente agua, pequeñas cantidades de resina, solvente solubilizador y sales inorgánicas disueltas. El rechazo de la ultrafiltración es mayoritariamente pintura del baño que es devuelta al mismo.

El permeado de la ultrafiltración es impulsado de nuevo hacia una ósmosis inversa cuyo permeado es agua de alta pureza que se utiliza, junto con una pequeña cantidad de agua desmineralizada de aporte, para el lavado final de la carrocería.

El rechazo de la ósmosis inversa contiene solventes, solubilizadores, sales disueltas, etc. y se utiliza por un lado para arrastrar la pintura no depositada sobre las carrocerías tras su salida del baño de electropintado y por otro lado para desconcentrar el circuito de las sales que se van acumulando.

Tintado de fibras textiles[editar]La utilización de la ósmosis inversa y de la nanofiltración para el tratamiento de los efluentes procedentes del tintado de fibras textiles permite por un lado recircular aproximadamente el 95% de los productos químicos usados en los baños de tintado y, por otro, reutilizar alrededor del 90% de las aguas residuales generadas.

Fabricación de catalizadores[editar]Véase también: Convertidor catalítico

Algunos catalizadores utilizados de automóviles se fabrican a partir de una pasta de aluminio, cerio y níquel. La combinación de una ultrafiltración y una ósmosis inversa permite recuperar tanto la materia prima de fabricación como el agua del proceso. El

efluente de la fabricación de catalizadores es una lechada que incorpora los constituyentes de la pasta diluidos entre 3 y 50 veces así como un conjunto de aditivos. La lechada, cuya concentración oscila entre 1 y el 15% de sólidos, pasa en primer lugar a través de una ultrafiltración con un poder de corte del orden de 100.000, obteniéndose un concentrado con un contenido en sólidos del 50%, que se puede reutilizar directamente en el proceso. El permeado de la ultrafiltración pasa a continuación por una ósmosis inversa que permite recuperar la mayor parte del agua del proceso.

Procesado de papel fotográfico[editar]Véase también: papel fotográfico

El elevado coste tanto de la plata como del agua de alta calidad hace rentable recuperar ambos elementos de los efluentes del procesado de papel fotográfico. Los efluentes con un contenido en plata del orden de las 30 ppm, son enviados hacia unas membranas de ósmosis inversa que presentan un rechazo medio del tiosulfato de plata del 99,7%. El permeado es recirculado de nuevo al proceso y el rechazo de la ósmosis, con un contenido en plata de 220 a 570 ppm, es sometido a un tratamiento con ditionita y aluminio para precipitar la plata. Una centrifugación posterior permite separar el precipitado del efluente y recuperar la plata.

Usos alimentarios[editar]La misma capacidad de concentrar moléculas ha sido ampliamente utilizada para conseguir concentrados alimenticios.

Fabricación de fécula de patata[editar]Las aguas residuales de las fábricas de fécula de patata pasan, en primer lugar a través de una ultrafiltración cuyo contenido presenta un 10% de la materia seca, de la cual su 60% aproximadamente son proteínas que se pueden recuperar por precipitación.

El ultrafiltrado se envía de nuevo hacia una ósmosis inversa cuyo permeado presenta una contaminación menor, pudiendo enviarse a una planta convencional de aguas residuales urbanas.

En el rechazo de la ósmosis inversa, en un pequeño volumen se encuentra concentrada toda la contaminación inicial y debe procesarse en una planta de alta carga.

Concentrado de zumos de frutas[editar]La concentración elimina el agua, y mantiene el aroma y resto de las moléculas. La producción de zumos concentrados mediante ósmosis inversa tiene las siguientes ventajas:

No destruye las vitaminas ni se pierden los aromas, al hacerse a temperatura ambiente. Bajo consumo energético por lo que hay un abaratamiento de costes de producción.

Pero también las siguientes limitaciones:

La ósmosis inversa se debe utilizar con otros procesos de concentración ya que a medida que aumenta la concentración se eleva la presión osmótica.

Puede presentar paso de algunos compuestos de bajo peso molecular no deseados a través de las membranas utilizadas y se concentran aún más.

Preconcentración de jugos azucarados[editar]Con la ósmosis inversa se puede preconcentrar los jugos azucarados antes de su evaporación para eliminar gran parte del agua que poseen. Así se puede reducir consumos energía y aumentar capacidad de evaporación.

Preconcentrado de suero lácteo[editar]Véase también: Suero lácteo

Así se consiguen los siguientes objetivos:

Reducir el coste del transporte. Cuando el suero no se procesa en la misma planta donde se obtiene, es preciso transportarlo para su tratamiento. Con la reconcentración, se elimina gran parte del agua existente reduciendo considerablemente los gastos de transporte.

Reducir el consumo energético de la evaporación. Si el suero lácteo se procesa en la misma planta, su preconcentración mediante ósmosis inversa permite reducir los consumos energéticos globales de la fabricación y aumentar la capacidad de producción de los evaporadores existentes.

Preconcentrado de la clara de huevo[editar]Véase también: huevo (alimento)

La ósmosis inversa conserva todas sustancias solubles producto final (glucosa). Reduce costes de secado y mejora la calidad del producto.

Estabilización de vinos[editar]La estabilización del vino tiene por objeto eliminar un precipitado de tartrato potásico que disminuye generalmente su valor comercial y puede hacerse precipitando los tartratos de forma controlada, tras concentrar el vino por ósmosis inversa.

Se hace pasar el vino a través de una ósmosis inversa, obteniéndose, por un lado, un permeado que representa aproximadamente el 60% del volumen inicial, y por otro, un concentrado que supone el 40% restante en el que los distintos productos que no pueden atravesar las membranas se encuentran concentradas 2,5 veces.

Fabricación de cerveza con bajo contenido en alcohol[editar]La cerveza fermentada con un bajo contenido alcohólico no posee ni un sabor ni un aroma satisfactorios. Por lo que es mejor producir una cerveza con un contenido alcohólico normal o alto y reducir o eliminar dicho contenido posteriormente.

El proceso de la desalcoholización de la cerveza se basa en el hecho de que algunas membranas retienen difícilmente el etanol.

La cerveza se bombea hacia la membrana de ósmosis inversa obteniéndose por un lado un permeado formado por agua, la mayor parte del alcohol y algunos ácidos orgánicosde bajo peso molecular y por otro un concentrado de cerveza.

El agua no destilada, junto con los componentes de bajo peso molecular se mezclan de nuevo con la cerveza concentrada, dando lugar a la cerveza con bajo contenido en alcohol.

Fermentación alcohólica[editar]Artículo principal: Fermentación alcohólica

La ósmosis inversa puede utilizarse para producir alcohol a partir de los jugos azucarados.

El contenido de la cuba de fermentación alcohólica se bombea constantemente hacia membranas de ósmosis inversa permitiendo el paso de agua y alcohol que se destila separando el agua del alcohol.

Experimento ilustrativo de ósmosis[editar]

Se puede realizar una experiencia, consistente en llenar una bolsa de celofán (que también se usa para bolsas de supermercado), con una solución de agua y azúcar común; laboca de la bolsa debe quedar herméticamente cerrada. En estas condiciones, se la sumerge en un recipiente que contenga agua.

El celofán cumple el papel de una membrana y la característica que presenta es la de no permitir el paso de las moléculas de azúcar en la solución, lo cual significa que es impermeable al azúcar. Por el contrario, deja pasar con facilidad las moléculas de agua, o sea, es permeable a ella. Las membranas que presentan este comportamiento reciben el nombre de semipermeables. De acuerdo a lo anterior, en el experimento se puede observar que, al comienzo el recipiente formado por la membrana de celofán se encuentra distendido, pero poco a poco va aumentando de tamaño hasta quedar inflado. Esto es consecuencia de la difusión del agua a través de la membrana, desde el recipiente hacia el interior de la bolsa. Este es el fenómeno que se conoce como ósmosis.

Véase también[editar]

Acuaporina . Bebida isotónica . Difusión . Hipotónico , isotónico e hipertónico. Membrana semipermeable . Nanofiltración . Osmolaridad . Ósmosis forzada Ósmosis inversa Osmotrofia Plasmólisis . Ultrafiltración .

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Producción de gas natural según país.

El gas natural constituye una importante fuente de energía fósil liberada por su combustión. Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos ligeros que se extrae, bien sea de yacimientos independientes (gas libre), o junto a yacimientos petrolíferos o de carbón (gas asociado a otros hidrocarburos gases y líquidos peligrosos).1

De similar composición, el biogás se genera por digestión anaeróbica de desechos orgánicos, destacando los siguientes procesos: depuradoras de aguas residuales (estación depuradora de aguas residuales),vertederos, plantas de procesado de residuos y desechos de animales (SANDACH [Subproductos de origen Animal No Destinados A Consumo Humano]).

Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de hidratos de metano, que podrían suponer una reserva energética superior a las actuales de gas natural.[cita requerida]

Índice  [ocultar] 

1Reservas naturales 2Composición química 3Aplicaciones 4Impacto ambiental

5Véase también 6Referencias 7Enlaces externos

Reservas naturales[editar]

Según BP, las reservas probadas a finales de 2013 se sitúan en 185,7 billones (1012) de metros cúbicos, siendo suficientes para mantener la producción actual mundial durante 55 años más. La reservas se han incrementado en un 0,2 % en el último año.

Oriente Medio es la zona geográfica con mayores reservas, con un 43 % del total mundial (destacando Irán y Qatar), seguida de Asia Central con un 31 % (principalmente Rusia y Turkmenistán).2

También se puede encontrar gas natural en las cuencas patagónicas de Chile y Argentina. Donde se extrae el mismo para consumo de estas regiones.

Composición química[editar]

Aunque su composición varía en función del yacimiento, su principal especie química es el gas metano al 79 - 97 % (en composición molar o volumétrica), superando comúnmente el 90 - 95 % (p. ej. en el pozo West Sole del mar del Norte). Contiene además otros gases como etano (0,1 - 11,4 %), propano (0,1 - 3,7 %), butano (< 0,7 %),nitrógeno (0,5 - 6,5 %), dióxido de carbono (< 1,5 %), impurezas (vapor de agua, derivados del azufre) y trazas de hidrocarburos más pesados, mercaptanos, gases nobles, etc. (Las cifras se refieren al gas depurado comercializado en España.)3

Como ejemplo de compuesto contaminante asociado al gas natural cabe mencionar el CO2 (dióxido de carbono) que alcanza la concentración del 49 % en el yacimiento de Kapuni (Nueva Zelanda).[cita requerida]

Durante la extracción, algunos gases que forman parte de su composición natural se separan por diferentes motivos: por su bajo poder calorífico (p. ej. nitrógeno o dióxido de carbono), porque pueden condensarse en los gasoductos (al tener una baja temperatura de saturación) o porque dificultan el proceso de licuefacción de gases (como el dióxido de carbono, que se solidifica al producir gas natural licuado (GNL). El CO2 se determina habitualmente con los métodos ASTM D1137 o D1945.[cita requerida]

El propano, butano y otros hidrocarburos más pesados también se separan porque dificultan que la combustión del gas natural sea eficiente y segura. El agua (vapor) se elimina por estos motivos y porque a presiones altas forma hidratos de metano, que obstruyen los gasoductos. Los derivados del azufre son depurados hasta concentraciones muy bajas para evitar la corrosión, formación de olores y emisiones de dióxido de azufre (causante de la lluvia ácida) tras su combustión. La detección y la medición de sulfuro de hidrógeno (H2S) se efectúa siguiendo los métodos ASTM D2385 o D2725.[cita requerida]

Por último, para su uso doméstico se le añaden trazas de mercaptanos (entre ellos el metil-mercaptano CH4S), que permiten su detección olfativa en caso de fuga.

Aplicaciones[editar]

En el siglo XIX comenzó a extraerse y canalizarse hacia las ciudades estadounidenses como combustible para iluminación. Cuando llegó la electricidad, comenzó a emplearse en calefacción, agua caliente sanitaria y en la industria metalúrgica. Conforme mejoró la tecnología de soldadura tras la Segunda Guerra Mundial fue aumentando la profundidad de las extracciones y la capacidad de transporte hacia los consumidores. 4

Actualmente se trata de un combustible muy versátil y con menos emisiones de CO2 en su combustión que el resto de combustibles fósiles, cuyos principales usos son:

calefacción de edificios y procesos industriales, mediante calderas, centrales eléctricas de alto rendimiento, como son las de ciclo combinado gas-vapor, centrales de cogeneración que mediante la producción simultánea de electricidad y calor alcanzan rendimientos energéticos elevados, como gas natural vehicular, combustible de cada vez más empleado en camiones, autobuses o buques, en forma de gas natural

comprimido (GNC) o gas natural licuado(GNL), como pila de combustible para generar energía eléctrica en vehículos de hidrógeno.

Su obtención o extracción es más sencilla y económica en comparación con otros combustibles. La licuefacción del gas natural se produce por la acción combinada de la compresión y refrigeración a bajas temperaturas. El GNL permite su transporte marítimo a largas distancias, y sin la necesidad de infraestructuras terrestres, mediante buquesmetaneros.

El poder calorífico superior del combustible es de 10,45 - 12,8 kWh/Nm3 (metro cúbico en condiciones normales, i. e. a 0 °C y 1 atm).5

Impacto ambiental[editar]

Llave de paso de un suministro de gas natural en la cocina de una vivienda deSantiago de Chile.

El CO2 emitido a la atmósfera tras la combustión del gas natural se trata de un gas de efecto invernadero que contribuye alcalentamiento global de la Tierra. Esto se debe a que el CO2 es transparente a la luz visible y ultravioleta, mientras que absorbe la radiación infrarroja que emite la superficie de la Tierra al espacio exterior, ralentizando el enfriamiento nocturno de esta.

La combustión del gas natural produce menos gases de efecto invernadero que otros combustibles fósiles como los derivados petrolíferos (fuelóleo, gasóleo o gasolina) y especialmente que el carbón. Además es un combustible que se quema de forma más limpia, eficiente y segura, no produce dióxido de azufre (causante de la lluvia ácida) ni partículas sólidas.

La razón por la cual produce poco CO2 es que la molécula de su principal componente, el metano, contiene cuatro átomos dehidrógeno por cada uno de carbono, produciendo dos moléculas de agua por cada una de CO2. Mientras que los hidrocarburos de cadena larga (p. ej. los contenidos en el gasóleo) producen prácticamente sólo una molécula de agua por cada una de CO2(además, la entalpía estándar de formación del agua es muy elevada).

Sin embargo, los escapes de gas natural que se producen en los pozos suponen un aporte muy significativo de gases de efecto invernadero, ya que el metano equivale a 23 veces el efecto invernadero que el dióxido de carbono (datos del IPCC). Por ejemplo, el accidente de marzo de 2012 en la plataforma petrolífera Elgin -operada por la petrolera Total en el Mar del Norte- supuso un escape de unos 5,5 millones de m3 diarios.6 Como la densidad del metano en condiciones estándar es 0,668 kg/m37 el escape fue de 3674 toneladas diarias, que equivalen a 84 502 toneladas diarias (equivalentes de dióxido de carbono). La duración de la detención de dicho escape se estimó en 6 meses, lo que suponen 15 millones de toneladas equivalentes de dióxido de carbono (las emisiones industriales de Estonia en el año 2009).