Apuntes de termodinámica y operaciones unitarias iii

ECUACIONES DE ESTADO, CORRELACIONES DE COEFICIENTES DE ACTIVIDAD Y PROGRAMAS EN PASCAL APLICADOS A CÁLCULOS DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS, CURVAS DE EQUILIBRIO Y TEMPERATURA DE BURBUJA

ELISEO CALLAPA QUISPE
SUCRE - BOLIVIA 1998

ACERCA DEL TEXTO Durante los años de estudio en la carrera de Ingeniería Química se han estudiado varias materias básicas, previas a aquellas que constituyen o sonde especialidad; como por ejemplo, Termodinámica y Operaciones Unitarias III y al final de la carrera Diseño de Plantas. En las primeras materias se vió la necesidad de escribir programas que ayudaban a estudiar la materia o cumplir con las tareas asignadas, pero dichos programas se convierten en una herramienta muy útil en Diseño de Plantas. En Termodinámica es muy frecuente recurrir a lasecuaciones de estado para evaluar las diferentes propiedades que definen un sistema, como son: la presión, volumen, temperatura, composición o la energía y entropía. Si bien existen gráficas o tablas generalizadas basadas en el principio de los estados correspondientes o datos experimentales , las ecuaciones de estado se constituyen en una gran herramienta cuando dicha información no existe. Losprocesos de separación estudiados en Operaciones Unitarias III, especialmente en el equilibrio de fases, es normal el utilizar las ecuaciones de estado para el cálculo de las propiedades termodinámicas tanto para la fase líquida como para la fase vapor, en especial cuando la mezcla no contiene componentes polares. Sin embargo, cuando la mezcla contiene componentes polares el uso de las ecuaciones deestado para las dos fases (líquida y vapor) no es suficiente, debido a que la fase líquida en especial puede ser altamente no ideal. En este caso se deben recurrir a ecuaciones o correlaciones para tomar en cuenta la no idealidad de la solución, esto es evaluar el coeficiente de actividad para la fase líquida.

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Diseño de Plantas es una materia donde frecuentemente se necesita aplicar muchasde las herramientas aprendidas en las dos materias que anteriormente se han mencionado. Pues se deben realizar cálculos como: un flash (adiabático o isotérmico), evaluar temperaturas de burbuja o rocío. Todos éstos cálculos requieren la evaluación de la constante de equilibrio, para lo cual deben evaluarse diferentes propiedades termodinámicas. También se ve que muchos estudiantes logran conseguirlistados de programas para las ecuaciones de estado y cálculo de los coeficientes de actividad los cuales deben ser introducidos en las máquinas línea por línea con riesgo a cometer errores durante este proceso. Como consecuencia el funcionamiento del programa no será el que se esperaba y el encontrar los errores en un programa es una tarea bastante difícil lo que lleva a una pérdida de tiempo.Por otro lado, a veces no se sabe como funciona el programa; como por ejemplo, los datos que se deben introducir y cuales son los resultados que genera el programa. Las razones anteriormente mencionadas son las que nos llevan a escribir este pequeño texto que incluye tres capítulos importantes (Propiedades Termodinámicas, Equilibrio de Fases mediante Ecuaciones de Estado y Propiedades de Equilibrioa partir de Correlaciones de Coeficientes de Actividad) basados en los apuntes de Termodinámica y Operaciones Unitarias III dictadas por el Ing. Edwin Quiroga Sandi y los programas en lenguaje Basic escritos en ese entonces. El texto no pretende ser un tratado sobre los temas que se tocan, pues existe excelente material bibliográfico para los mismos ni sustituir las clases que se dictan sobreéstos temas. El objetivo principal es que sea una herramienta útil para ser utilizada en la elaboración de programas que requieren el uso de las ecuaciones de estado y los coeficientes de actividad, motivo por el cual incluye

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un disco con dos unidades (PROPTERM y ACTIVITY) previamente compiladas en lenguaje PASCAL y nueve ejemplos prácticos sobre el uso de las funciones y procedimientos...