1CCLCULOS TLCULOS TPICOS DE PICOS DE EQUILIBRIO EQUILIBRIO

LLQUIDOQUIDO--VAPORVAPOR

UN OBJETIVO FUNDAMENTALUN OBJETIVO FUNDAMENTAL

TERMODINMICA SISTEMAS MULTICOMPONENTE

Generar Modelos Matemticosa partir de la correlacin de

propiedades termodinmicas

Para describir el estado de equilibrio de tales sistemas

HOMOGNEO(UNA SOLA

FASE)

HETEROGNEO(MULTIPLES

FASES)

2MODELOS SIMPLES DE EQUILIBRIO MODELOS SIMPLES DE EQUILIBRIO LQUIDOLQUIDO--VAPOR HETEROGVAPOR HETEROGNEONEO

LEY DE RAOULT LEY DE HENRY

Describe el ELV deUn sistema en el que

todos sus componentesestn parcialmente

evaporados

Describe el ELV deal menos un componente en

fase gaseosaque se encuentra muy diluido

en la fase lquida

AMBOS SOLO SON VLIDOS A PRESIONES BAJAS

Punto deBurbuja

P de burbuja: Conocidos xi y T; calcular yi y P

T de burbuja: Conocidos xi y P; calcular yi y T

En elELV

Punto deRoco

P de roco: Conocidos yi y T; calcular xi y P

T de roco: Conocidos yi y P; calcular xi y T

Clculo Flash

Conocidos P, T y zi; calcular xi, yi,

y Fraccin de Lquido (L/F)

A satisfacer:

=1iy

=1ix

= 0ii yx

3Constante de Equilibrio KConstante de Equilibrio Kii

Si KSi Kii > 1> 1 Hay mayor concentracin del componente i en el vapor.

Se considera como componente ligero.

Hay mayor concentracin del componente i en el lquido.

Se considera como componente pesado. Si KSi Kii < 1< 1

i

ii x

yK = Medida de la volatilidadde una especie qumica(Tendencia a hacerse vapor)

Fuente: Introductory Chemical Engineering Thermodynamics, Elliot & Lira, Ed. Prentice Hall International Series, 2001.

4CClculos de Equilibrio de lculos de Equilibrio de Fases mediante laFases mediante la

Ley de Ley de RaoultRaoult

Aplica en Sistemas

Multicomponente

Fase Vapor: Se comporta como gas ideal.

Fase lquida (Solucin ideal)

Alcancesde la

Ley deRaoult

En laprctica

Arroja un comportamiento realista de pocos sistemas.

Sirve como modelo comparativo: Qu tanto se aproxima a la idealidad un sistema real?

Vlido para cualquierespecie presente

siempre que

Componentes semejantes qumicamente.

Tamao molecular similar.

Su fraccin mol se aproxime a 1.

En fase vapor se comporte como un gas ideal.

5ExpresiExpresin matemn matemtica:tica:

satiii PxPy =

i

ii x

yK =Puesto que:

En el caso exclusivode la Ley de Raoult:

PPK

sati

i =

CClculo de Presilculo de Presin de Burbujan de Burbuja

Criterio a satisfacer:

Puesto que:

entonces:

Asi que el criterio a satisfacer se expresa:

Para la Ley de Raoult:

Asi que el criterio a satisfacer se expresa:

Puesto que P es constante:

Despejando P:

Ecuacin que calcula a P de burbujade un sistema de n componentes

yi se calcula mediante la Ley de Raoult

Conocidos: Calcular:

6CClculo de Presilculo de Presin de Rocn de RocooConocidos:

Criterio a satisfacer:

Puesto que:

entonces:

Asi que el criterio a satisfacer se expresa:

Para la Ley de Raoult:

Asi que el criterio a satisfacer se expresa:

Puesto que P es constante:

Despejando P:

Ecuacin que calcula a P de rocode un sistema de n componentes

xi se calcula mediante la Ley de Raoult

Calcular:

La Regla de la PalancaLa Regla de la Palanca

Regla que permite calcular las fracciones de lquido (L/F) y vapor (V/F)de un sistema de composicin global conocida z1 y z2 que se encuentra

en equilibrio lquido vapor.

F moles totales

Composicin global:

z1, z2

Sistema Binario en ELV a P y T

constantes

Fase vaporV molesy1y2

Fase lquidaL molesx1x2

7Balance Global de moles:

Al dividir entre F:

Fraccin de los moles totales del

vapor

Un balance de moles del componente 1:

O bien:

Despejando L/F:Fraccin de los moles totales del

lquido

Puesto que:

Por lo tanto:

CClculo de T de Burbujalculo de T de Burbuja

8CClculo de T de Roclculo de T de Rocoo