1. Métodos de diseño: analíticos y gráficos
El objeto de la rectificación de una mezcla binaria es la separación de sus componentes en la medida que sus volatilidades lo permitan; cuanto mayor sea la diferencia entre las volatilidades mayor será la fuerza impulsora del proceso y mayor será el grado de separación que es posible conseguir.
Los procesos de transferencia de materia y energía en una columna de rectificación se consideraban muy complicados a la hora de modelarlos de forma directa. Esta dificultad fue superada métodos de diseño: analíticos y gráficos.
1.1. Métodos analíticos: basados en el análisis teórico y resolución de las ecuaciones del balance de masa y energía; además son muy exactos en los cálculos y entre estos tenemos: Sorel - Lewis, Smoker - Rose y Fenske.
1.2. Métodos gráficos: método que se basa en la visualización de un conjunto de variables en un mismo gráfico y particularmente útil en procesos de contacto por etapas, debido a la necesidad de resolución simultánea de ecuaciones. Además son los más utilizados actualmente para validar simulaciones, entre estos se encuentran: Ponchon - Savarit, McCabe Thiele y Entalpía - Concentración.
2. Ecuación de Fenske
Aplicable siempre que se verifique que la mezcla binaria tiene un comportamiento de mezcla ideal y consideramos una volatilidad media para toda la columna. La ecuación expresa lo siguiente:
1.2. Métodos gráficos: método que se basa en la visualización de un conjunto de variables en un mismo gráfico y particularmente útil en procesos de contacto por etapas, debido a la necesidad de resolución simultánea de ecuaciones. Además son los más utilizados actualmente para validar simulaciones, entre estos se encuentran: Ponchon - Savarit, McCabe Thiele y Entalpía - Concentración.
2. Ecuación de Fenske
Aplicable siempre que se verifique que la mezcla binaria tiene un comportamiento de mezcla ideal y consideramos una volatilidad media para toda la columna. La ecuación expresa lo siguiente:
Donde:
Nmin = número mínimo de etapas teóricas
XD = fracción del destilado
XW = fracción del residuo
αprom = volatilidad pomedio
Esta ecuación de Fenske, se aplica cuando αAB es constante; además nos permite el cálculo del número de pisos mínimos o número mínimo de etapas teóricas para la separación a reflujo total. Para variaciones pequeñas α, se puede tomar αprom como el promedio aritmético de los valores para:
3. Método McCabe Thiele
Es un método matemático gráfico basado en el método de Lewis, mediante el cual se puede determinar el número de platos o etapas teóricas necesarias para la separación de una mezcla binaria. En este método se usa balances de materia con respecto a ciertas partes de la torre, para obtener las líneas de operación y las curva de equilibrio x-y para el sistema. Además el método es adecuado en aquellos casos donde los componentes de una mezcla binaria a separar son de tal naturaleza que sus mezclas tienen un comportamiento cercano a la idealidad (Carrasquero, 2011).
4. Ejercicios de aplicación del método McCabe Thiele
A continuación se proporciona algunos ejercicios resueltos:
Ejercicios1.
Ejercicios2
Ejercicios3
Ejercicios4
Ejercicios propuestos (con solucionario)
5. Diagramas de equilibrio a utilizar en clases
A través del siguiente link tienen algunos diagramas de equilibrio que podremos utilizar en clases: https://app.box.com/s/63mxuvnvknum481szydn3uydbnxtr92z
https://app.box.com/s/zocu37gwb38nafcrid9gtn7eifujlz0t
así que por favor ténganlos a la mano.
