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Cálculos de las fases para sistemas: Vapor – Líquido. El cálculo de las fases tiene múltiples aplicaciones en la industria petrolera y del gas, por ejemplo en el diseño de separadores (gas- petróleo), donde se requiere que haya una eficiente separación, de tal forma que se obtengan las cantidades de petróleo y gas, estimadas en él El cálculo de la composición de las fases, se utilizatambién, el cálculo del balance de materiales para yacimientos. El estudio de la conformación de las fases y los diagramas de fases, para hidrocarburos en estado líquido y vapor es de gran utilidad, en los procesos de endulzamiento y deshidratación del gas natural, como también el proceso de extracción y fraccionamiento de los líquidos del gas natural.

Para obtener la ecuación que permita determinarla composición de las fases, hay que partir de la ecuaciones (11, 82 y 83), ya que reemplando en la ecuación se obtiene:
(91)

Donde:es la fracción molar del componente (i) en la fase líquida; es la fracción molar del componente (i) en el sistema, (F) son los moles totales en el sistema; (V) son los moles totales del vapor y es la constante de equilibrio del sistema líquido- vapor. Envista que: , la ecuación (91), queda:
=1 (92)

Si se trabaja con (F=1), luego (L=(V-1), por lo tanto la ecuación (92 ) queda:
(93)

La ecuación (93) permite determinar la composición de las fases líquida y vapor, para lo cual se debe de asumir un valor de (V), y comprobar si la ecuación suma uno (1). Si en lugar de eliminar (X) en la ecuación (11) y si se asume que el número demoles totales es igual a (1) y se hacen los reemplazos respectivo se obtiene la ecuación:
(94)

La ecuación (94) permite determinar la composición de las fases líquido y vapor en un sistema de hidrocarburos, para lo cual se debe de asumir un valor de (L) y comprobar si la ecuación suma el valor d euno (1).

Determinación del Punto de Burbujeo: En el punto de burbujeo L=1 y V=0, ytambién , luego quedapara el punto de burbujeo:
(95)

La ecuación (95) permite determinar, las condiciones de presión o temperatura en el punto crítico en condiciones reales, para lo cual se recomienda seguir los siguientes paso:

a.- Si se conoce la temperatura del sistema, a la cual se desea determinar la presión del punto de burbujeo, se asume la presión

b.- Se determinan los valoresde la constante de equilibrio a las condiciones de presión asumida y temperatura conocida, o lo contrario, según sea el caso

c.- Se multiplica cada valor de , que es lo mismo decir por el valor correspondiente de , y se comprueba si se cumple la ecuación (95)

d.- Si se cumple la ecuación (95) dentro de los limites de error permisible, se considera que el valor de la presión o temperaturaasumida es correcto, se lo contrario se regresa y se inicia de nuevo el proceso con otros valores.

Si las condiciones de la mezcla tienen un comportamiento ideal, luego en estas condiciones la presión del punto de burbujeo se determina, según la siguiente ecuación:
(96)
Donde es la presión de vapor de la especie (i)
Punto de Rocío: En el punto de rocío V=1 y L=0, luego y queda(97)

La ecuación (97) permite determinar la presión o temperatura en el punto de rocío en condiciones reales. Si las condiciones de la mezcla se considera que tienen un comportamiento ideal, se utiliza la siguiente ecuación:

(98)

La ecuación (98) permite determinar la presión en el punto de rocío en condiciones ideales.

Cuantificación de la composición de las fases:Cuando se desee elaborar un diagrama de fases (P-T) para un sistema dado, basta calcular una serie de puntos de burbujeo y de rocío, los cuales se llevan a un gráfico (P-T) y se traza una curva continúa a través de tales puntos. El área dentro de la curva será la correspondiente a la zona de dos fases.

Las ecuaciones utilizadas para determinar la composición de las fases líquidas y vapor, por lo...