articulo de estequiometria

Información tecnológica
versión ISSN 0718-0764
Inf. tecnol. vol.23 no.3 La Serena  2012
doi: 10.4067/S0718-07642012000300015 
Información Tecnológica - Vol. 23(3), 121-128 (2012)
ARTÍCULOS VARIOS
 
Mapas de Curvas Residuales para Procesos de Destilación Reactiva Multicomponente
Residue Curve Maps for Multicomponent Reactive Distillation Processes
 
Salvador Granados, Antonio F. DíazUNAM, Departamento de Matemáticas, Facultad de Química, Av. Universidad 3000, Cd. Universitaria, Delegación Coyoacán, 04510 México, D. F.-México (e-mail: gransalvador@gmail.com, afdiazgarcia@yahoo.com.mx)

Resumen
El presente trabajo plantea un modelo teórico novedoso que permite visualizar la evolución de las reacciones químicas involucradas en procesos de destilación reactiva que involucransistemas multicomponentes. La matemática proporciona herramientas que posibilitan la representación de segmentos de la realidad con fines de análisis y con elementos básicos del álgebra lineal, los compuestos químicos son combinaciones lineales de los elementos naturales y las reacciones químicas que los involucran son matrices cuya representación gráfica está en un subconjunto de un espaciovectorial de dimensión L. Como caso de estudio, se construye un diagrama reactivo que permite localizar con claridad las especies químicas involucradas y su evolución temporal en un proceso de destilación reactiva por lotes. Este instrumento permite visualizar el comportamiento del sistema mediante un diagrama triangular convencional de mapas de curvas residuales reactivas.
Palabras clave: curvasresiduales, destilación reactiva multicomponente, visualización gráfica, diagramas triangulares

Abstract
The present work presents a novel theoretical model that allows visualizing the chemical reactions evolution in a specific multicomponent reactive distillation process. Math provides tools to represent real processes for analysis, and with the basic elements of linear algebra chemical species andchemical reactions could be represented by linear combinations of natural elements and homogeneous equations systems, respectively. A subset of an L-dimensional space is required for the graphical representation of these mathematical objects. A reactive diagram is drawn as a study case. This diagram allows locating the involved chemical species as well as their temporary evolution through a batchreactive distillation process. Furthermore, in this triangular diagram, the behavior of that system can be visualized.
Keywords: residue curve, reactive distillation processes, graphical visualization, triangular diagrams

 
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de métodos cortos para el análisis, simulación y diseño de procesos reactivos binarios y ternarios a través de diagramas en el plano es muyextenso y está ampliamente documentado (Seader y Henley, 2006; Taylor y Krishna, 1993). Sin embargo, cuando los procesos reactivos involucran una mayor cantidad de compuestos, el problema se complica debido a que la representación gráfica de la evolución de todas las especies involucradas y sus interrelaciones requiere de modelos teóricos (espacios vectoriales) de dimensión mayor a 2; por lo quetales procesos no son susceptibles de representación a través de gráficas en el plano.
El principio de conservación de la materia para un sistema de N especies químicas en equilibrio que contienen L elementos naturales se puede representar por la siguiente expresión:

en donde ξ i es el nombre codificado de la especie i, ej es el símbolo del elemento natural j, aji representa el número de átomosdel elemento natural j en la especie i y Yi es el coeficiente estequiométrico correspondiente a la especie.
La reacción química se representa con una matriz estequiométrica que incluye los coeficientes aj,i, en forma tal que los N compuestos involucrados en las reacciones químicas representan las columnas y los L elementos naturales contenidos en tales compuestos representan los renglones

De...