Desarrollo de una nueva técnica experimental de medida de equilibrio de fases a alta presión basada en una cavidad cilíndrica resonante en microondas con aplicación al biogás

Abstract

El trabajo de investigación que se ha desarrollado en esta Tesis Doctoral ha consistido en el desarrollo y puesta a punto de una nueva técnica experimental de medida de equilibrio de fases a alta presión, basada en una cavidad cilíndrica resonante en microondas con un tubo situado en el eje de cavidad donde se ha confinado la muestra de fluido. El objetivo de esta nueva técnica experimental ha sido la medida de mezclas de interés en el procesamiento, almacenamiento y enriquecimiento de biogás. La técnica se ha englobado dentro del método sintético con detección de transición de fase en modo isotermo. El procedimiento experimental ha consistido en la modificación de la presión de la muestra en fase homogénea hasta la aparición de una nueva fase (puntos de burbuja y rocío). Esta nueva fase con una constante dieléctrica diferente a la fase homogénea anterior ha provocado una discontinuidad en la frecuencia de resonancia de la cavidad cilíndrica. El principio físico de funcionamiento de la técnica experimental desarrollada ha quedado demostrado cualitativamente por el método de perturbación de cavidades resonantes en microondas. Se ha validado la técnica determinando el equilibrio líquido-vapor del CO2 en las inmediaciones del punto crítico, obteniéndose resultados satisfactorios comparados con la ecuación de Span y Wagner. Se han medido las envolventes de fase de la mezcla binaria CO2-CH4 en dos composiciones de 40 y 60 % molar en CO2, siendo estos dos componentes los que mayor presencia tienen en la composición de las mezclas de biogás, y de una mezcla de biogás sintético con cuatro componentes (5%)CO-(35%)CO2-(10%)N2-(50%)CH4. Y por último se ha medido una mezcla de biogás bruto obtenida de una planta de procesamiento de residuos urbanos. Estas mezclas han sido comparadas con la ecuación de estado GERG-2008, que se ha tomado como la referencia, y con datos de la literatura.