Estudio de procesos asistido por computadora

CONTENIDO

I. II. III.

Introducción Justificación Objetivos: General y Particular
Introducción 1.1 Regresión Lineal 1.2 Regresión Polinomial Ejemplos

02 03 03 05
05 08 10

1. Regresión y Correlación de datos

2. Propiedades volumétricas de gases. Ecuaciones de Estado
Introducción 2.1 Desarrollo de la Ecuación de Van der Waals 2.2 Desarrollo de la Ecuación de Redlich-Kwong 2.3Desarrollo de la Ecuación de Soave Ejemplo 17 18 19 20

16

3. Equilibrio Líquido-Vapor
Introducción 3.1 Ley de Raoult 3.2 Cálculos de Punto de Rocío y Burbuja Ejemplos 22 23 24

22

4. Termodinámica de las Reacciones Químicas
Introducción 4.1 Equilibrio en las Reacciones Químicas 4.2 Criterio de Equilibrio para Reacciones Químicas 4.3 La Constante de Equilibrio 4.4 Efecto de la TemperaturaSobre la Constante de Equilibrio 4.5 Relaciones de la Constante de Equilibrio con la Composición Ejemplo 28 30 31 33 35 36

28

5. Efectos Térmicos
Introducción 5.1 Efectos del Calor Sensible 5.2 Efectos Caloríficos en Reacciones Químicas Ejemplo 39 41 42

39

1

6. Intercambiadores de Calor
Introducción 6.1 Temperatura Media Logarítmica 6.2 Cálculo del Factor de Corrección F EjemploBibliografía Apéndice A 46 46 47

45

48 49

2

I. Introducción
En el desarrollo de la ingeniería química, el uso de las computadoras ha sido explotado por ingenieros de procesos desde hace unos 25 años. Los primeros programas para ingeniería de procesos fueron versiones automatizadas de procedimientos de diseño de libros de texto para las operaciones unitarias comunes, como destilación,transferencia de calor, etc., usando correlaciones empíricas. Sin embargo, conforme fue pasando el tiempo, se realizaron intentos para describir el proceso involucrando análisis matemáticos detallados. Esos modelos necesitaron del desarrollo de muchas habilidades además de tiempo para desarrollar programas, los cuales fueron utilizados solamente para problemas especiales que requerían de unanálisis riguroso. Para la mayoría de los ingenieros esos programas permanecieron como una caja negra, por lo que continuó el uso de cálculos manuales incluso hacia finales de los años 60. El desarrollo computacional siguió siendo inadecuado para resolver algunos problemas grandes y sofisticados debido a su limitada memoria y baja velocidad para realizar los cálculos. Durante los años 70, la altavelocidad de las computadoras digitales llegó a ser ampliamente disponible para la resolución de problemas complejos. El alcance y disponibilidad de muchos programas de computadora se incrementó considerablemente. El desarrollo de la ingeniería química como ciencia progresó rápidamente [1]. Esos programas permitieron al ingeniero modelar complejos diagramas de flujo en una computadora y simular losefectos de las interacciones entre varias operaciones unitarias en diferentes etapas del proceso. La base de todo el diseño y mejora de los cálculos es preparar algoritmos convenientes basados en modelos matemáticos y obtener soluciones para problemas simples y complejos. Un modelo matemático es un conjunto de ecuaciones que describen algunos aspectos del comportamiento de un sistema que está siendoinvestigado. La mayoría de las ecuaciones son relaciones de conservación para masa, energía y momentum. Las ecuaciones pueden variar desde un conjunto de ecuaciones simples algebraicas a un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias. En modelos más sofisticados, un sistema de ecuaciones diferenciales parciales puede ser involucrado. El modelo debe también contener parámetros que puedan servariados para estudiar el comportamiento del sistema para diferentes condiciones. La simulación puede ser definida como el uso de modelos matemáticos para generar una descripción del estado de un sistema. La mayor ventaja de la simulación es que esta provee una buena visión del comportamiento real del sistema. Esta visión resulta difícil de obtener a través de la experiencia y la intuición sola,...