Equilibrio De Fases

CÁLCULO DEL VOLUMEN ESPECÍFICO DE LÍQUIDOS PUROS CON ECUACIONES DE ESTADO CÚBICAS.
BIBIAN HOYOS M.
Departamento de Procesos Químicos, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Medellin RESUMEN. En este trabajo se presenta una revisión de los cambios que se han producido en los últimos años en las ecuaciones de estado cúbicas de más amplia aceptación y se hace un estudio comparativodel cálculo del volumen específico de once líquidos puros por medio de cinco ecuaciones cúbicas: Van der Waals, Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong, Peng-Robinson y Valderrama-PatelTeja . Este estudio muestra las ventajas (para las sustancias y condiciones termodinámicas analizadas) de la ecuación de PengRobinson sobre las otras ecuaciones. Se discuten también algunos aspectos numéricosrelacionados. PALABRAS CLAVE. Ecuaciones de estado cúbicas, Volumen específico de líquidos puros. ABSTRACT. In this work an overview of the changes that have been produced in the last years in the cubic equations of state of more wide acceptance is presented and a comparative study to calculate the specific volume of eleven pure liquids with five cubic equations is made: Van der Waals, Redlich-Kwong,Soave-Redlich-Kwong, Peng-Robinson and Valderrama-Patel-Teja. This study shows the advantages (for substances and thermodynamic conditions analyzed) of the Peng-Robinson equation over the other equations. Some related numerical aspects are also discussed KEY WORDS. Cubic equations of state, pure liquids specific volume.

1.

INTRODUCCIÓN

Durante los últimos años se han publicado una gran cantidadde artículos relacionados con el cálculo de propiedades de sustancias utilizando ecuaciones de estado cúbicas, pero sólo una pequeña fracción de esos artículos está dedicada al cálculo del volumen específico (o densidad). Esto se debe en gran parte a que cuando se publicó el trabajo de Soave (1972) se encontró que el uso de la ecuación de estado cúbica (E.E.C) que él había desarrollado produceerrores de hasta el 38% en el cálculo del volumen específico de hidrocarburos líquidos. En ese mismo año, apareció publicado un articulo de Spencer y Danner en el cual utilizaban una ecuación modificada de Rackett, desarrollada únicamente para el volumen específico de líquidos saturados, y con la cual se obtienen errores del 1% aproximadamente. A partir de ese momento, las E.E.C. fueron prácticamentedesechadas para el cálculo del volumen específico de líquidos y el uso de la ecuación modificada de Rackett se extendió ampliamente. Pero lo que muchos tal vez olvidaron es que esta ecuación es útil únicamente en la región alejada del punto crítico (temperaturas reducidas menores que 0.6) y extendieron de manera errónea su uso a todo el intervalo de temperaturas. Después del trabajo de Soave hanaparecido innumerables E.E.C. nuevas pero indudablemente la ecuación de Peng – Robinson (1976) es la que ha

ganado mayor aceptación, especialmente desde que Peneloux y col. (1982) realizaron un estudio en el cual calculan la densidad del líquido para 233 sustancias y reportan una desviación promedio del 5.2% con esta ecuación. En años recientes, se han publicado E.E.C. que para el cálculo delvolumen específico de líquidos funcionan bien en el intervalo que va desde el punto triple hasta el punto crítico con errores globales de alrededor de 0.7 % pero estas ecuaciones requieren dos (Mathias y col., 1989) o tres (Stryek y Vera, 1986; Proust y Vera, 1989; Zabaloy y Vera, 1996; Monnery y col. 1998,) parámetros adicionales para cada sustancia y con los cuales la complejidad de cálculo haceque desaparezca la ventaja que hasta ahora han mantenido de las E.E.C. sobre otras ecuaciones de estado: Requerir pocos parámetros para cada sustancia y tener relativamente baja complejidad de cálculo. Zabaloy y Vera (1998) publicaron un estudio comparativo con el cálculo del volumen específico del líquido de siete sustancias y en el que concluyen que la ecuación de Peng-Robinson produce mejores...