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LEY DE RAOULT MODIFICADA. MODIFICADA. Edit EQUILIBRIO EN SISTEMAS SENCILLOS (Comportamiento ideal)

Este metodo es conocido como el modelo de equilibrio en sistemas ideales, donde el sistema se puede considerar a presiones lo suficientemente bajas para aceptar la definicion de idealidad en el vapor y toma en cuenta que en los componetes en la fase liquida son muy similares y no interactuan de forma apreciable entre si. Para el vapor se utilizara utilizara la aproximacion del del gas ideal fi vap=YiP Para el liquido se utilizara la aproximacion de solucion ideal fi liq= Xi Pi ° donde: Pi° : Presion de saturacion del componente i En el equilibrio se debe cumplir: fi vap =fi liq por lo tanto: Yi P = Xi Pi ° LEY DE RAOULT

Diagramas:

29:14 Construcción de un Diagrama de composición, Equilibrio Líquido-Vapor de una mezcla ideal. full

EQUILIBRIO EN SISTEMAS SENCILLOS (Comportamiento no ideal) Como en la mayoria de los casos los liquidos no son ideales, se realizo una modificacion. En este metodo la fase liquida se concidera real por lo que se ajusta con &i (coeficiente de actividad) , el cual se determina mediante un modelo de solucion mientras que la fase de vapor se considera que se encuentra en un sistema a presiones bajas , tal que se pueda suponer a la fase vapor como ideal. FASE VAPOR IDEAL = FASE LIQUIDA REAL Aplicando el criterio de equilibrio: Yi P = Xi Pi ° &i LEY DE RAOULT MODIFICADA

FASE LIQUIDA NO IDEAL Y FASE VAPOR IDEAL. Edit Una fase deacuerdo a una definicion muy usual, se define como una materia uniforme en todas sus partes, esto quiere decir que se presenta tanto en su composicion quimica como fisica. Dos o mas fases se presentan cuando hay una superficie macroscopica de separacion entre las fases homogeneas ejemplos de ello son: un sistema formado por tres fases, sistemas formados por dos fases (liquidos misibles). El numero de fases que se identifiquen dependera de como se observe la muestra.

En un sistema de una o mas fases, normalmente se requiere conocer una variable extensiva por fase es decir una variable que presente dependencia de la cantidad de materia por ejemplo la maso y el volumen. La regla de las fases de Gibbs define el numero minimo de variables intensivas necesarias para describir un sistema: F= c-p+2 donde F son los grados de libertad del sistema, y se define como el numero minimo de variables intensivas necesarias para describir un sistema, c es el numero de componentes quimicos y p es el numero de fases en el sistema. Se dice que una sustancia que forman una mezcla binaria en fase vapor (gaseosa) se comporta como gas ideal, y que en fase liquida constituyen una disolucion ideal. Una caracteristica muy notoria de una disolucion ideal es que a cierta temperatura dada, cada componente de una disolucion ejerce una presion de vapor que es proporcional a su fraccion mol en la fase liquida (xi) y a la presion de vapor del componente puro a esa temperatura (Pi*). Ley de Raoult Pi= Pi* xi Un sistema ideal es aquel donde el vapor obedece a la ley de gas ideal y el liquido a la ley de Raoult

Una mezcla ideal de gases obedece la ley de Dalton: pi = yiP

PUNTO DE BURBUJA Y PUNTO DE ROCIO. Edit Los puntos de Rocío y de Burbuja pueden ser estimados a través de correlaciones matemáticas relativamente sencillas en aproximaciones para sistemas de comportamiento ideal. Se pueden evaluar las condiciones de rocío y de burbuja utilizando ecuaciones matemáticas que correlacionan las propiedades del sistema: temperatura, presión y composiciones (las concentraciones de las sustancias presentes tanto en la fase líquida como en la correspondiente fase vapor).

Punto de burbuja Los puntos de burbuja, temperatura y presión por su parte, se refieren a las condiciones enlas cuales en un sistema se inicia la ebullición. En el simple hecho de calentar agua, al momento en que se ve la primera burbuja de vapor de agua formarse, se ha llegado a las condiciones de burbuja. Se refiere a la P o la T a la cual se forma la primera traza de vapor cuando el líquido se dilata (P=PB) o se calienta (T=TB) a T o P constante respectivamente. En el sentido de la Ley de Raoult Presión de Burbuja. Si nos proporcionan datos de la fase líquida {xi} y T si: yi*P=xiP1sat ∑yi*=1 PB=∑xiP1sat

Punto de roció Los puntos de rocío se refieren a la temperatura y presión a la cual un sistema condensa. Cuando, por ejemplo, en una habitación se comienzan a empañar los vidrios ocurre que se ha llegado al punto de saturación de la humedad del local y al descenso de la temperatura esa humedad “ precipita”,

condensándose sobre las superficies. El rocío matutino sobre las hojas de las plantas es un ejemplo similar. Se refiere a la P o la T a la cual se forma la primera gota de rocío cuando el líquido se comprime (P=PR) o se enfría (T=TR) a T o P constante respectivamente. En el sentido de la Ley de Raoult Presión de Rocío. Si nos proporcionan datos de la fase de vapor {yi} y T Si: yi*P=xiP1sat (yi*P)/( P1sat)= xi

∑xi=1 PR=1/(∑y1/P1sat)

Procedimientos de cálculo: Presión de Burbuja. Conocidas {xi} y T 1. Conocida la T calculamos P1sat por Antoine u otro método. 2. Calculamos P por PB=∑xiP1sat 3. Calculamos yi por Raoult u otro yi*P=xiP1sat 4. Fin. Presión de Rocío. Conocidas {yi} y T 1. Conocida la T calculamos P1sat por Antoine u otro método. 2. Calculamos P por PR=1/(∑y1/P1sat) 3. Calculamos xi por Raoult u otro (yi*P)/( P1sat)= xi 4. Fin. Temperatura de Burbuja. Conocidas {xi} y P 1. Asumir la T del sistema Se puede tomar como referencia las Tisat a la P de los sistemas calculados por Antoine y sacar un promedio ponderado T=∑xi Tisat 2. Calcular las Pisat por Antoine u otro método con la T asumida. 3. Calculo de las yi por Raoult u otro. 4. Verificar que se cumpla que la ∑yi=1 5. Si la ∑yi≠1 la temperatura T, asumida en el paso 1 esta errada y se asume otra, se repite el proceso hasta que se cumpla el paso 4. 6. Fin. Tisat=Bi/(Ai-lnP)-Ci Temperatura de Rocío. Conocidas {yi} y P 1. Asumir la T del sistema (Tomar en cuenta las características del proceso). 2. Calcular las Pisat por Antoine u otro método con la T asumida. 3. Calculo de las xi por Raoult u otro. 4. Verificar que se cumpla que la ∑xi=1 5. Si la ∑xi≠1 la temperatura T, asumida en el paso 1 esta errada y se asume otra, se repite el proceso hasta que se cumpla el paso 4. 6. Fin. Tisat=Bi/(Ai-lnP)-Ci Método por Nomograma de DePriester Para calcular las condiciones de Burbuja y Rocío Empleando el nomograma de DePiester nos basamos en la definición de la constante de equilibrio. Ki=yi/xi Punto de Burbuja sea T o P conocidas y {xi} ∑yi=1 ∑xiKi=1

Punto de Rocío sea T o P conocidas y {yi} ∑xi=1 ∑yi/Ki=1

SEPARACION ISOTERMICA INSTANTANEA. Edit Un separador de fases instantáneo simula la evaporación súbita de una (o varias corrientes). El caso típico es el flujo a través de una restricción cuya caída de presión en forma Adiabática provoca una

vaporización parcial, debida a lo cual en un tanque posterior puede Lograrse la separación en las fases líquido y vapor, respectivamente. Observe la Figura 1 Con la válvula como restricción y el tanque V-100.

En el modelamiento de un separador de fases se asume que: 1. El líquido y el vapor tienen el tiempo de contacto suficiente para lograr el equilibrio 2. La presión de líquido y vapor son las del tanque separador, es decir, que no hay caída de presión. 3. Existe solo una fase líquida y vapor y 4. No existen reacciones químicas. Las ecuaciones de un modelo, en estado estacionario, para un separador instantáneo son Balances de materia para cada uno de los C componentes (C ecuaciones).

Separación instantánea isotérmica El cálculo de las corrientes de vapor y líquido para este tipo de separación suelen realizarse utilizando la ecuación (6) propuesta por Rockford y Rice (1952) que permite calcular la fracción de alimento vaporizado, V/F, suponiendo que las constantes de equilibrio son independientes de las concentraciones y solo dependen de la temperatura y la presión.

PUNTO AZEOTRÓPICO. Edit Los azeótropos son mezclas de dos o más componentes, cuyas proporciones son tales que el vapor producido por evaporación parcial tienen la misma composición que el líquido; hierven a temperatura constante por lo tanto los puntos de ebullición de las sustancias son similares y se comportan como si estuviesen formadas por un solo componente. Cuando una mezcla se encuentra en el punto del azeótropo (mezcla azeotrópica), dicha mezcla no puede ser destilable o separada en sus componentes.

Los diagramas de fases de mezclas de líquidos volátiles se caracterizan porque el líquido tiene siempre diferente composición que el vapor, con excepción del punto correspondiente a la mezcla azeotrópica, lo cual permite explicar el procedimiento denominado destilación, con el objetivo de separar los componentes. En el caso de mezclas azeotrópicas los componentes no se pueden separar en estado puro; sino que se obtendrá en estado puro el componente que está en exceso con respecto a la composición del azeotrópico y además la mezcla azeotrópica. Consideremos una mezcla azeotrópica de A y B de temperatura de ebullición máxima. Si se parte de una mezcla de composición que está entre A y M se obtendrá A en el destilado (menor temperatura de ebullición), mientras que en el residuo quedará la mezcla azeotrópica de composición M que presenta la máxima temperatura de ebullición. La mezcla azeotrópica destilará finalmente (si se continúa) a temperatura constante y sin cambio en la composición. En el caso de mezclas con temperatura de ebullición mínimas, el análisis es similar, teniéndose que destilará la mezcla azeotrópica con una composición y temperatura de ebullición fija, mientras que en el residuo quedará el componente puro que está en exceso con respecto a la mezcla azeotrópica. Separacion de Azeótropos

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