Diagramas de fases etileno con ecuación cúbica
átomos de carbono, unidos por un doble enlace, junto a
4 átomos de hidrógeno.
En términos para la industria química es un producto
muy importante, pues, es el monómero del polietileno,
el cual tiene una gran gama de usos, entre ellos
destacan:
elaboración de botellas, contenedores
industriales, bolsas de uso general, tuberías, etc.
Paradicho compuesto tenemos las siguientes propiedades:
Propiedad
Valor
Masa molar
28,05 g x mol-1
Temperatura crítica (Tc)
282,35K
Presión crítica (Pc)
50,42 bar
Factor acéntrico (ω)
0,0872
Dichos valores, serán usados para describir el comportamiento del etileno, mediante la
ecuación de estado de Peng-Robinson, cuya forma general es:
RT
a
P=
+
v! − b ( v! +c1b)( v! + c2 b)
Con:
( RTc )2
a = Ωa
α (Tr )
Pc
RTc
b = Ωb
Pc
En donde, Ωa, Ωb, c1,c2 son constantes y α(Tr) depende de la temperatura, temperatura
crítica y del factor acéntrico. Para el caso de la ecuación de PR, tenemos:
Ωa
0.45724
Ωb
0.07780
c1
1−√2
α (Tr ) = (1+ m(1− Tr ))2
m = 0, 37464 + 1,5422ω − 0,26992ω 2
c2
1+√2
Tr =
T
Tc
Por lo tanto, conlas propiedades ya mencionadas, y con ayuda de la planilla de Excel
provista, se pueden bosquejar comportamientos del etileno.
Para esta ocasión nos interesa el comportamiento, P-V para isotermas, T-ρ para isobaras,
P-H para isotermas y P-U para isotermas.
De forma general para los diagramas, se hablará:
• Isoterma/isobara supercrítica, cuando estas correspondan a la de un valor mayor alcrítico.
• Isoterma/isobara subcrítica, cuando estas correspondan a la de un valor menor al
crítico.
• Isoterma/isobara critica, cuando estas correspondan a la de un valor igual al crítico.
• Curva de coexistencia, sobre la cual podemos encontrar vapor/liquido saturado y que
encierra al ELV (equilibrio liquido vapor)
• Fracción vaporizada (ψv), cociente ente cantidad de moles en estado vapor ycantidad
total de moles.
70
Fluido supercrítico
60
Punto crítico
50
Líquido
Gas
T=282,35K
T=260K
40
e burb
uja
Coexistencia
30
ELV
T=275K
T=295K
Curva
d
Presión / bar
80
20
10
0
0
100
200
300
400
500
3
Volumen molar / cm x mol-1
En este gráfico PV se tienen 4 isotermas y la curva de coexistencia.
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•La línea punteada (− − −) corresponde al volumen mínimo, valor de b (de la
ecuación de PR), al cual las isotermas tienden asintóticamente cuando la presión se
hace muy grande.
La región encerrada entre la recta de volumen mínimo, curva de burbuja y la
isoterma crítica (− T=282,35K) corresponde a la zona que bajo esas condiciones el
etileno sería un líquido.
La región encerrada entre laisoterma crítica y la curva de rocío corresponde a la
zona que bajo esas condiciones el etileno es un vapor.
La región encerrada por la curva de coexistencia (− Coexistencia) corresponde a la
zona que bajo esas condiciones encontramos etileno en un equilibrio liquido vapor,
sobre la curva misma podemos encontrar ya sea, vapor saturado (ψv =1) o liquido
saturado (ψv =0).
La región sobre la isotermacrítica (− T=282,35K) y bajo la presión crítica
corresponde a la zona donde el compuesto es un gas.
La región sobre la isoterma crítica (− T=282,35K) y sobre la presión crítica
corresponde a la zona en donde el compuesto es un fluido supercrítico.
T/K
292
288
Gas
Fluido supercrítico
284
P=50,42 bar
280
P=55 bar
Vapor
P=45 bar
Líquido
276
P=38 bar
ELVCoexistencia
272
Punto crítico
268
264
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
0,014
Densidad molar / mol x
0,016
cm-3
En este gráfico T-ρ, se tienen 4 isobaras y la curva de coexistencia.
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La región bajo curva de coexistencia (− Coexistencia) corresponde a la zona que
bajo esas condiciones encontramos etileno en un equilibrio...
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