García Pinar, Gioele
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Master ThesisDeterminación de la línea de disociación del H₂S mediante dinámica molecular(Universidad Internacional de Andalucía, 2025) García Pinar, GioeleTrabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2024/25). Directores: Dr. Jesús Algaba Fernández ; Dr. Felipe Jiménez Blas. Los hidratos de gas son una serie de compuestos de inclusión formados una red de moléculas de agua estructuradas de manera cristalina, denominadas moléculas anfitrionas, en cuyo interior se forman unas cavidades donde se alojan moléculas de gas, también conocidas como moléculas huéspedes. El presente trabajo se ha centrado en el estudio del hidrato de sulfuro de hidrógeno (H₂S). Conocer las condiciones de estabilidad termodinámica de dicho compuesto resulta de vital importancia en el caso del sector energético ya que aparece de manera natural en los gaseoductos que transportan el gas natural, pudiendo generar problemas graves para la seguridad de tales infraestructuras. Para ello, se han llevado a cabo con el paquete GROMACS diversas simulaciones de dinámica molecular en el colectivo isotérmico-isobárico (NPT) con el objetivo de caracterizar la línea de disociación del hidrato de H₂S en la región del diagrama de fases P-T del sistema agua Líquida - Hidrato - sulfuro de hidrógeno Liquido (Lw − H − LH₂S) comprendida entre 298 a 317 K de temperatura, y 40 a 800 bar de presión. El estudio se llevó a cabo de acuerdo a la técnica de Coexistencia Directa, en la cual las tres fases implicadas en el equilibrio se sitúan en una misma caja de simulación a unas condiciones termodinámicas y se analiza la estabilidad del hidrato. El análisis principal de los resultados de las simulaciones se realizó atendiendo a la evolución temporal de la energía potencial del sistema. Esto permite conocer de manera inequívoca si el hidrato es o no la fase más estable a las condiciones de simulación. Tales resultados fueron respaldados tanto por imágenes del sistema al comienzo y al final de las simulaciones, como por los perfiles de densidad a lo largo del eje que contiene las tres fases. Todo ello permitió analizar la estabilidad de la fase hidrato frente a las condiciones termodinámicas impuestas en la simulación. Para representar las moléculas de agua y sulfuro de hidrógeno se utilizaron los modelos TIP4P/Ice y TraPPE-Small H₂S, respectivamente, obteniendo unos resultados en excelente concordancia con las últimas publicaciones al respecto, tanto con los valores experimentales como con el último modelo de predicción de la línea de disociación del hidrato de H₂S. Desgraciadamente, no se puede aportar una comparación directa con otros resultados de simulación puesto que, hasta donde el autor de este trabajo conoce, es la primera vez que se obtiene el diagrama de fases del hidrato de H₂S por simulación.