Fundamentos del Equilibrio de fases Ing. Francisco Javier Camacho Calderón.

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1 Fundamentos del Equilibrio de fases Ing. Francisco Javier Camacho Calderón

2 Equilibrio líquido - vapor TTTTipo de Eq. de fases mas importante. MMMMuy frecuente. Criterios de Equilibrio. K: 1  F EEEEq. Térmico EEEEq. Mecánico EEEEq. de Difusión Se rompe para mantener el Eq. de difusión en procesos osmóticos.

3 Equilibrio líquido - vapor Una fase líquida Constante de Equilibrio

4 Equilibrio líquido - vapor Varias fases líquidas Se puede definir varias relaciones de Eq., una por cada fase líq. (k):

5 Equilibrio liquido - vapor Simplificaciones AAAA presiones bajas y moderadas. EEEEn el límite de idealidad. i  1

6 Equilibrio líquido - líquido Se puede definir (k-1) relaciones de Eq.; k # de fases en Eq.:

7 T x i, y i Liquido Vapor L + V P = Ctte P x i, y i Liquido Vapor L + V T = Ctte zizi zizi Punto de Rocío Presión y temperatura a la cual un vapor empieza a condensarse y se forma la primera gota de líquido. yiyi yiyi

8 Determinación del Punto de Rocío  La composición de la fase vapor es igual a la de alimentación (y i =z i ).  La composición de la fase líquida (primera gotita), cumple que:  El criterio para determinar el punto de rocío es:

9 x i,k  x i,k+1 Determinación del Punto de Rocío Dos problemas: Conocidos T y z i Conocidos P y z i  Sup. P  Sup. T  Calcular K i  Verificar  x i =1 –SI  FIN –NO  Normalizar x i = x i  x i SI NO  Calcular x i = y i K i –NO  Normalizar x i = x i  x i  Primera  Primera Iteración suponer K ideal, K ideal, ó x i x i = y i y i = zi zi zi zi K = 1  El  El subíndice subíndice k indica el # de Iteración.

10 T x i, y i Liquido Vapor L + V P = Ctte P x i, y i Liquido Vapor L + V T = Ctte zizi zizi xixi xixi Punto de BURBUJA Presión y temperatura a la cual un líquido empieza a hervir (evaporar) y se forma la primera burbuja de vapor.

11 Determinación del Punto de burbuja  La composición de la fase líquida es igual a la de alimentación (x i =z i ).  La composición de la fase vapor (primera burbuja), cumple que:  El criterio para determinar el punto de burbuja es:

12 y i,k  y i,k+1 Determinación del Punto de burbuja Dos problemas: Conocidos T y z i Conocidos P y z i  Sup. P  Sup. T  Calcular K i  Verificar  y i =1 –SI  FIN –NO  Normalizar y i = y i  y i SI NO  Calcular y i = x i K i –NO  Normalizar y i = y i  y i  Primera  Primera Iteración suponer K ideal, K ideal, ó x i x i = y i y i = zi zi zi zi K = 1  El  El subíndice subíndice k indica el # de Iteración.

13 T x i, y i Liquido Vapor L + V P = Ctte Liquido P x i, y i Vapor L + V T = Ctte (P,T) (P,H) (P,S) zizi zizi Flash Destilación en una sola etapa. Una simple etapa de Eq. xixi yiyi xixi yiyi F, z i V, y i L, x i

14 Resolución del Flash  Balance de materia total: F = V + L  El criterio para resolver el Flash es:  Balance de materia por componente: Fz i = Vy i + Lx i  Relación de equilibrio: K i = y i x i   Fracción vaporizada:  = V F

15 Resolución del Flash CCCCon (P,H) conocidos, adicionalmente se requiere un balance de Entalpía. CCCCon (P,S) conocidos, adicionalmente se requiere un balance de Entropía.

16 Conocidos P y T Conocidos P y H ó P y S  Sup.   Sup. T  Calcular K i  Verificar  ( y i - y i )=0 –SI  FIN –SI  Verif. BH ó BS SI NO  Calcular y i, x i Resolución del Flash –NO  Normalizar x i = x i  x i y i = y i  y i x i,k  x i,k+1 y i,k  y i,k+1  Calcular H i,F, H i,L, H i,V, ó S i,F, S i,L, S i,V,  Sup.  x i,k  x i,k+1 y i,k  y i,k+1 NO  Primera  Primera Iteración suponer K ideal, K ideal, ó x i x i = y i y i = zi zi zi zi K = 1  El  El subíndice subíndice k indica el # de Iteración. SI  FIN –NO  Normalizar x i = x i  x i y i = y i  y i