Punto de burbuja

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CAPÍTULO IX MÓDULO PARA LA SIMULACIÓN DE EVAPORADORES FLASH
Por Nicolás José Scenna
INTRODUCCIÓN Este equipo consiste en una etapa simple, que en adelante consideraremos de equilibrio, en la cual la alimentación es parcialmente vaporizada. El modelo puede extenderse al equilibrio líquido-vapor (L-V), líquido-líquido (L-L) o bien a la formación de dos fases líquidas enequilibrio con la fase vapor (L-L-V). Si bien el procedimiento de cálculo para resolver el sistema de ecuaciones que describe el comportamiento de este sistema aparenta ser sencillo, en realidad para mezclas multicomponentes de comportamiento fuertemente no-ideal y con un gran número de componentes, involucra un procedimiento iterativo bastante tedioso, sólo implementable por medio de algoritmosprogramados en computadora, pensando en términos prácticos. Desde el punto de vista conceptual, comprender los fundamentos de este sencillo equipo de proceso es sumamente importante, ya que el modelado de varias operaciones unitarias está directa o indirectamente vinculado con los conceptos del mismo. Entre otros, podemos mencionar desde los cálculos de las temperaturas de rocío o burbuja, el estado defase de una corriente dada, hasta el cálculo de equipos hervidores y condensadores parciales, válvulas, bombas y todo equipo que procese mezclas multicomponentes luego de operaciones de transferencia de calor y/o cantidad de movimiento. Además, resulta obvio que los equipos de contacto múltiple etapa en contracorriente para la separación de mezclas multicomponentes (extractores líquido-líquido,absorbedores, strippers, columnas de destilación, etc) constituyen, en principio, una cascada de equipos flash conectados de cierta forma, según sea la topología del separador. El esquema clásico de este equipo se presenta en la Figura (IX.1). La alimentación se calienta en el equipo de intercambio y luego se expande en forma adiabática a través de la válvula. La vaporización que se produce, apartir de la caída brusca de presión, implica la formación de dos fases, las cuales son separadas gracias al tiempo de contacto entre las mismas que permite el tambor separador. Como hemos visto en capítulos anteriores, el primer paso para modelar el sistema implica listar las hipótesis que se adoptarán para proponer el modelo. Por lo general, el siguiente conjunto de hipótesis es asumido para elcálculo del equipo: IX.1

Modelado, Simulación y Optimización de Procesos Químicos Autor: Nicolás J. Scenna y col. ISBN: 950-42-0022-2 - ©1999

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1.2.-

El vapor y líquido tienen el tiempo de contacto suficiente para lograr equilibrio (no se tienen en cuenta los parámetros geométricos). La presión de líquido y vapor son las del tambor separador (ûP = 0). Esto implica que noconsideramos componentes usuales en el equipo como ser separadores de gotas, etc, y la caída de presión que se origina en ellos. Existe sólo una fase líquida y vapor (L-V). No existen reacciones químicas.

3.4.-

Figura IX.1: Esquema representativo de un equipo flash continuo; el calor Q puede ser positivo (alimentación F líquida) o bien negativo, con F vapor, comportándose como un condensadorparcial. Las ecuaciones correspondientes son las siguientes: Balance de materia para cada componente:
F zi
V yi  L xi i
1 , ... , NC

(1)

donde F es el caudal molar de la alimentación, zi es la fracción molar del componente i en la alimentación, V el caudal molar de la corriente vapor, yi es la fracción molar del componente i en la corriente vapor, L el caudal molar de la corrientelíquida y xi es la fracción molar del componente i en la corriente líquida. El subíndice i en este caso refleja un componente particular dentro de la mezcla de NC componentes.

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Esta forma de denotar componentes mediante un subíndice es muy común en...