HIDRATOS DE GASLos hidratos de gas (HG) son slidos cristalinos que se forman cuando el agua (o hielo) entrampa pequeas molculas de gases como metano, etano, propano, dixido de carbono o sulfuro de hidrgeno, bajo ciertas condiciones de presin y temperatura. Son conocidos tambin como clatratos (traduccin del ingls Clathrates), y constituyen compuestos de inclusin de untipo de molcula en la red cristalina de otra (en este caso agua) [1]. La apariencia de los HG se asemeja a la nieve o el hielo.Los HG son estables solo bajo condiciones especficas de presin y temperatura; a una determinada presin, pueden existir a temperaturas significativamente mayores a la del punto de fusin del agua. La estabilidad de los hidratos depende tambin de otros factores como: tipo y/oComposicin del gas y salinidad. Pueden ocurrir en espacios porosos de sedimentos formando cementos, ndulos, vetas o capas.

Estructura

Los hidratos se clasifican en acuerdo al arreglo de las molculas de agua en el cristal y en consecuencia de la estructura del mismo. Las tipos ms comunes de HG encontrados en la industria petrolera son los de estructura tipo I y II; un tercer tipo de hidrato, y menos comn que los mencionados, es el tipo H. No existen enlaces qumicos entre la celda y la molcula husped; solo la presencia de la molcula husped mantiene la celda abierta. Si la mayora de las celdas del HG no estn llenas (con el husped) la estructura colapsa.Cuando la celda 512 se conecta con otras mediante sus vrtices, se genera un cristal cbico centrado en el cuerpo llamado hidrato tipo I, muy comn en la naturaleza. Sin embargo, la cavidades 512 por si solas no pueden llenar el espacio sin tensionar los enlaces de hidrgeno; esta tensin disminuye por la inclusin de caras hexagonales para formar celdas 51262, compuestas por las 12 caras pentagonales originales y dos hexagonales adicionales.El dimetro libre de la celda 51262 es alrededor de 5,86 y puede contener molculas de tamao del etano (5,5 ), tpicamente el segundo componente ms comn del gas natural. El metano tambin puede entramparse en celdas 51262, no obstante su tamao es muy pequeo para mantener efectivamente abiertas tales celdas, por tanto cuando existen mezclas de metano y etano formando estructuras I (sI), el etano reside en las celdas 51262 y el metano principalmente se ubica en las celdas 512. En ciertas circunstancias, metano y etano pueden combinarse para formar HG con estructura II (sII). Por tanto, la estructura cristalina I se forma de la combinacin de dos celdas 512 y seis 51262 con 46 molculas de agua.Normalmente los HG tipo I son los ms comunes en la naturaleza dada la abundancia del metano respecto al resto de los componentes del gas natural; cada lado del cubo formado por la celda unitaria I tiene una longitud de 12 .Cuando un hidrocarburo de mayor tamao, tal como propano (dimetro: 6,3 ), est presente en el gas, su dimetro molecular es muy grande para acoplarse a una celda 51262, por lo que se forma una estructura del tipo 51264 (compuesta de dimetro libre 6,66 , por 12 cara pentagonales y 4 caras hexagonales) alrededor de esta molcula husped; lo mismo ocurre cuando est presente i-butano (dimetro 6,5 ) en el gas.La combinacin de 16 celdas 512 con 8 celdas 51264 forma un cristal tipo II, incorporando136 molculas de agua. El cristal tipo cbico de II posee una longitud de lado de 17 . Los hidratos con estructuras tipo II son tpicos en las operaciones de gas y petrleo.Cuando molculas huspedes de mayor tamao (como n-pentano, con dimetro: 9,3 ) estn presentes, las celdas I o II no son lo suficientemente grandes para albergar tales molculas, en ese caso se generan cristales con estructuras tipo H, poco comunes en procesos naturales o industriales.

FORMACION DE LOS HIDRATOSDada la existencia de puentes de hidrgeno entre las molculas de agua, su punto de congelacin es particularmente alto y el arreglo molecular en estado slido es regular y de forma hexagonal.El agua acta como la estructura receptora u hospedador constituida por espacios regulares tipo jaulas que entrampan a las molculas huspedes o formadoras como tambin se les llama, cuya elevada concentracin en el hidrato puede alcanzar factores de hasta 180. El hidrato es estabilizado por una atraccin tipo Van del Waals entre las molculas del husped y el agua. En general, para formar un hidrato es necesario:- Suficiente cantidad de agua- La presencia de un husped, tal como metano, etano, CO2, etc.- Adecuadas condiciones de Presin y Temperatura (tpicamente alta presin y baja temperatura).