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Unidad 8
Tablas y Diagramas de Fluidos de Ingeniería de Procesos
En esta unidad se presenta información sobre propiedades volumétricas y termodinámicas de fluidos de
uso frecuente en ingeniería, en términos de diagramas y tablas. El primer apartado de la unidad
establece conceptos de generales asociados a la descripción de sistemas reales; diferencia entre las
propiedades volumétricas ytermodinámicas, presión de vapor, puntos de burbuja, rocío, etc. La
descripción de gráficas presión vs. volumen, y presión vs. temperatura, es empleada para establecer las
propiedades volumétricas de fluidos, con hincapié en la información disponible en las tablas de vapor
de agua. Diagramas de propiedades termodinámicas: temperatura vs. entropía; presión vs. entalpía; y
entalpía vs. entropía, sondescritos y utilizados en problemas reales de aplicación al final de la unidad.
Un breve análisis es realizado para sistemas de múltiples componentes, sobre la base de considerarlos
mezclas ideales.

8.1 Conceptos y Definiciones Generales
Se denomina Propiedades Volumétricas aquellas que describen el comportamiento fisicoquímico de la
materia en términos de presión, volumen molar ytemperatura: PVT . La importancia de las propiedades
volumétricas, también llamadas propiedades constitutivas, se debe a que permiten representar la
naturaleza de los fluidos, sobre la base de mediciones directas en el proceso que es analizado, con la
exactitud y rapidez que se requiera.
Las denominadas Propiedades Termodinámicas, corresponden con las funciones de estados empleadas
para ladescripción del primer y segundo principio de la termodinámica i.e., energía interna y entropía,
así como todas las posteriores propiedades que surgen de la combinación de las anteriores, i.e.,
entalpía, capacidad calorífica, energía libre de Gibbs, energía libre de Helmholtz, etc. De acuerdo a lo
anterior, estas propiedades están asociadas a las leyes de la naturaleza que describen los procesos quellevan a cabo un sistema, sin embargo, no pueden ser medidas directamente. Es por ello que la
cuantificación de las propiedades termodinámicas, y en definitiva de los fenómenos que le ocurren al
sistema, comúnmente se lleva a cabo relacionándolas directamente con las propiedades volumétricas, a
través de modelos matemáticos, gráficas, tablas, etc.
Un sistema se dice que esta en Equilibrio, sitodas las fuerzas que pueden impulsar un cambio se han
anulado. El sistema se encontrará entonces en un estado de quietud, que no se modificará en el tiempo.
La Figura 8.1 presenta a manera de ejemplo, un sistema de dos fases en equilibrio (e.g., líquido y
vapor) constituido por dos componentes en el interior de un recipiente (llamado Celda de Equilibrio
Estática), equipado con dispositivos quepermiten medir temperatura, presión, volumen molar y
composición de cada una de las fases en equilibrio. Con referencia a la Figura 8.1, en el estado de
equilibrio se verifican las identidades presentadas a continuación.

T( ) = T(
L

V)

x1 + x 2 = 1

P( ) = P(
L

V)

ˆ
ˆ
fi ( L ) = fi ( V )

(i = 1,2: Número de componentes)

y1 + y 2 = 1

En general, cuando una fase seencuentra en estado de equilibrio se le denomina como Fase Saturada,
lo que significa que ya no acepta mas cantidad de alguno de los componentes de la mezcla en su seno.

Tablas y Diagramas de Fluidos de Ingeniería de Procesos
P
Fase Vapor
y1 , y 2
T

x1 , x 2
Fase Líquida

Figura 8.1 Sistema binario en equilibrio líquido-vapor.

Establecida por Josiah Willard Gibbs (1839-1903) en 1876la Regla de las Fases
determina para un sistema en equilibrio, con una configuración que incluye C
componentes y P fases, el número exacto de funciones de estado que deben ser
especificadas (denominados grados de libertad, F) e.g., temperatura, presión,
composición, etc., en orden a precisar el estado particular en el cual se encuentra el
sistema de entre todos aquellos posibles que...