REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICOSANTIAGO MARIOEXTENSIN- MATURN

INDICE

IDENTIFICAR LOS EQUIPOS DE: HUMIDIFICACIN ABSORCIN DESTILACIN (TIPOS, CLASIFICACIN, FUNCIONAMIENTOS, ENTRE OTROS).....

TIPOS DE HUMEDAD........

PROCESOS ESTACIONARIO Y NO ESTACIONARIO...

BALANCE DE MATERIA......

OPERACIONES DE CONTACTO GAS-LIQUIDO

DIFERENCIA ENTRE GAS Y VAPOR

SISTEMA DE DOS COMPONENTES..

SISTEMA MLTIPLE PARA EQUIPOS DE ABSORCIN

DIAGRAMA DE FASES PRESIN-TEMPERATURA ..

CONCENTRACIN PARA PROCESOS DE DESTILACIN..

OPERACIONES DE DESTILACIN EN UNA SOLA ETAPA.

OPERACIONES DE DESTILACIN CONTINUA...

INTRODUCCIN

La principal aplicacin de las operaciones de humidificacin y des humidificacin corresponden al sistema aire agua. As, aunque el secado de slidos es un ejemplo de un proceso de humidificacin, el objetivo principal del mismo es la reduccin del contenido de humedad en los slidos, siendo la humidificacin del aire un objetivo secundario.En el acondicionamiento de agua y en el secado de gases tambin intervienen las operaciones de humidificacin y des humidificacin. Por ejemplo, es preciso retirar la humedad del cloro para poderlo manipular en equipos de acero, pues en caso contrario seran severamente corrodos. As mismo, el agua que sale caliente de los condensadores en la mayora de las plantas qumicas, se retorna a los mismos despus de enfriarla por contacto con una corriente de aire; el equipo constituye la denominada "torre de enfriamiento", para cuyo diseo es preciso introducir las definiciones bsicas de las distintas magnitudes que intervienen en la humidificacin.As pues, se estudian en el presente tema las propiedades de las mezclas aire vapor de agua. Esta puede considerarse como prototipo y los principios que rigen su comportamiento son aplicables, en trminos generales, a cualquier mezcla gas vapor. (Denominamos "gas" al componente que slo se encuentra en la fase gaseosa, y "vapor" a la forma gaseosa del componente que tambin est presente en la fase lquida). Como ejemplo distinto cabe citar la mezcla aire vapor de gasolina que se forma en el carburador de un motor de explosin.

IDENTIFICAR LOS EQUIPOS DE: HUMIDIFICACIN ABSORCIN DESTILACIN (TIPOS, CLASIFICACIN, FUNCIONAMIENTOS, ENTRE OTROS)

LA HUMIDIFICACIN Es una operacin que consiste en aumentar la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa; el vapor puede aumentar pasando el gas a travs de un lquido que se evapora en el gas. Esta transferencia hacia el interior de la corriente gaseosa tiene lugar por difusin y en la interface hay, simultneamente, transferencia de calor y de materia. Los procesos que tiene lugar en la operacin de humidificacin son: 1.- Una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con bajo contenido en humedad). 2.- Parte del agua se evapora, enfrindose as la interface. 3.- El seno del lquido cede entonces calor a la interface, y por lo tanto se enfra. 4.- A su vez, el agua evaporada en la interface se transfiere al aire, por lo que se humidifica.

CLASIFICACIN DE LA HUMIDIFICACIN

Es un nmero de operaciones unitarias que en la actualidad existe y su clasificacin Depende de los criterios de definicin y del propio avance tecnolgico. adems determinadas operaciones unitarias pueden englobarse en otras; como ejemplo cabe citar el intercambio inico, que es posible enfocar como una adsorcin

DESCRIPCINOperacin unitaria de transmisin simultnea de materia y energa.

Al poner en contacto aire seco fro con agua caliente se transfiere vapor de agua desde el lquido al aire, debido a que la presin parcial del vapor de agua en el aire es menor que la que le correspondera en la saturacin. Esta evaporacin de agua se hace a costa de la propia energa del agua, con lo cual sta se enfra.

La faceta industrialmente ms importante de esta operacin es el enfriamiento de corrientes de agua.Los dispositivos empleados son las denominadas torres de enfriamiento, provistas en su parte superior de distribuidores de agua. Ofrecen una gran superficie interfacial. El aire asciende por la torre por tiro natural o forzado.Diseo

EQUIPOS

APLICACIONES

Acondicionamiento de corrientes de aire, para modificar sus condiciones de humedad y temperaturaEnfriamiento de corrientes de agua procedentes de las unidades de condensacin de plantas industriales

ABSORCION:Es una operacin que consiste en poner un gas en contacto con un lquido, con el objetivo de que en l se disuelva alguno de los componentes.

DESORCION: Operacin contina a la absorcin y en ella un gas disuelto en un lquido es arrastrado por un gas inerte quedando eliminado del lquido inicial, en algunos casos la desorcin se emplea para determinar la destilacin sbita.La transferencia de materia tiene lugar porque la presin parcial del componente gaseoso en la fase liquida es menor que la presin parcial que tendra una disolucin en fase liquida con ese gas, esto se basa en la ley de Henry que nos indica la mxima solubilidad de un gas en lquido.

PROCESOS DE ABSORCION Y DESORCION:

-popular en aplicaciones ambientales-transferencia de un componente del gas a el lquido o viceversa-requiere dos fases: lquido y gasAPARATOS EMPLEADOS:Son columnas que no se requiere caldera y tampoco hace falta colocar ningn refrigerante.

DOS TIPOS:

-COLUMNAS DE RELLENO-COLUMNAS DE PLATOS

APLICACIONES:

-eliminacin de gases cidos, secado del cloro (Con H2SO4)

EXTRACCION:Est basado en la disolucin de uno o varios componentes de una mezcla en un disolvente selectivo, la mezcla puede ser liquida o slida

CLASIFICACION:

EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO:

Se requiere que los dos lquidos que se ponen en contacto sean inmiscibles, representa una solucin ventajosa con relacin a la destilacin porque permite extraer varias sustancias que tengan un grupo funcional parecido. Para no utilizar la destilacin con arrastre de vapor se emplea este mtodo.es usado en procesos que requieren bajas temperaturas de operacin-transfiere un componente soluble de un lquido a otro Requiere dos inmiscibles liquido o parcialmente inmiscible Usa la diferencia de afinidad del componente para la separacin.

UTENSILIOS DE EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO:

COLUMNAS DE RELLENO: Han de utilizarse en contracorriente, por arriba alimentacin y por abajo disolvente

COLUMNAS PULSADAS:Dotadas de movimiento de agitacin, es decir columnas girando alrededor de ellas.

COLUMNAS PULSADAS HORIZONTALMENTE:Suelen tener placas perforadas

TANQUES AGITADORES:Mezcladores combinados con decantadores que se colocan a continuacin.

EXTRACCION SOLIDO-LIQUIDO:Tambin llamada lavado, lixiviacin, percolacin. Si pretendemos un componente no deseado de un slido se denominalavado. Lixiviacin se emplea cuando se desea extraer un componente valioso. Percolacin se emplea para indicar que existe el vertido de un lquido sobre un slido.

UTENSILIOS DE EXTRACCION SOLIDO-LIQUIDO:

Tenemos que tener en cuenta si el disolvente es voltil o no lo es y si es necesaria su recuperacin a nivel industrial.Son muy aplicados a nivel de laboratorio tenemos:

EXTRACTOR SOXHLET:Se realiza la extraccin con el disolvente puro (por ello es una extraccin continua y muy rpida)

APLICACIONES DE LA EXTRACCION:

LA EXTRACION LIQUIDO-LIQUIDO SE UTILIZA:-industria del petrleo-Procesamiento de alimentos-separacin farmacutica-purificacin de aceites

EXTRACCION SOLIDO-LIQUIDO:

-obtencin de aceites y grasas animales y vegetales-industria minera-obtencin de azcar a partir de la remolacha

ABSORCIN

Separacin de uno o varios componentes de una mezcla gaseosa mediante su disolucin selectiva en un lquido. A veces un soluto se recupera de un lquido poniendo ste en contacto con un gas inerte. Tal operacin, que es inversa de la absorcin, recibe el nombre dedesorcin de gases, des absorcin o stripping.

La absorcin de gases est basada en la transferencia de materia entre dos fases (gaseosa y lquida) entre las que existe un gradiente de concentracin del componente que se separa. La transferencia de materia tiene lugar al poner ambas fases en contacto, generalmente por medio del relleno de una columna o torre de absorcin.

Tipos de rellenoa) Anillos Rasching

b) Sillas Intalox

c) Anillos Pal

d) Sillas Berl

e) Tri-Pack

CARACTERSTICAS DE LOS RELLENOS DE LAS COLUMNAS DE ABSORCIN:1. Qumicamente inerte frente a los fluidos de la torre2. Resistente mecnicamente sin tener un peso excesivo3. Tener pasos adecuados para ambas corrientes sin excesiva retencin de lquido o cada de presin4. Proporcionar un buen contacto entre el lquido y el gas5. Coste razonable

OBJETIVO DEL DISEO: Conseguir elmximo de transferenciade componentes con el mnimo consumo de energa y de tamao de columna, es decir, con elmnimo coste Otros parmetros del diseo Dimetro de la columna Caudales de las dos fases Tipo de relleno

EJEMPLO DE EQUIPOS

APLICACIONESRecuperacin de productos de corrientes gaseosas con fines de produccinMtodo de control de emisiones de contaminantes a la atmsfera, reteniendo las sustancias contaminantes (compuestos de azufre, compuestos clorados y fluorados, etc.)Eliminacin de amonaco a partir de una mezcla de amonaco y aire por medio de agua lquidaEliminacin de SO2 de gases de combustin con disoluciones acuosas de hidrxiso de sodio

DESTILACIN / RECTIFICACIN

DescripcinOperacin de separacin de mezclas lquidas controlada por la transferencia de materia basada en la diferencia de volatilidad de los componentes a separar El valor obtenido al hacer hervir la mezcla es ms rico en los componentes ms voltiles, mientras que el residuo lo es en los menos voltiles.Rectificacin:parte del condensado obtenido se devuelve a la columna (reflujo), donde entra en contacto con el vapor; al no estar en equilibrio estas dos fases, se produce el enriquecimiento del vapor en el componente ms voltil

Cuando se hace hervir una mezcla de compuestos, su temperatura de ebullicin depende de la composicin(diagrama de equilibrio temperatura-composicin). El vapor que se obtiene se puede condensar (destilado), que est formado, fundamentalmente, por el componente ms voltil.

LOS TIPOS DE DESTILACIN Los ms frecuentes son: Destilacin simple Destilacin sbita Destilacin azeotrpica Destilacin con arrastre de vapor

Los dispositivos de destilacin son columnas de platos o columnas de relleno, cuyo objetivo es lograr un contacto ntimo entre las dos fases para que se produzca la transferencia de materia.

DISEO

Clculo del nmero de pisos tericos de una columna de rectificacin por el mtodo grfico de McCabe-Thiele

EQUIPOS

APLICACIONESSeparacin del aceite y hexano en extraccin de aceite de orujoDesodorizaran del aceiteFraccionamiento del petrleo

TIPOS DE HUMEDAD

LA HUMEDAD ATMOSFERICA:

Es la cantidad de vapor de agua existente en el aire.

-Depende de la temperatura, de forma que resulta mucho ms elevada en las masas de aire caliente que en las de aire fro.La atmsfera transporta la humedad en direccin horizontal y en vertical.

Se expresa mediante los conceptos de:

HUMEDAD ABSOLUTA ESPECFICA O RELATIVA DEL AIRE. La HUMEDAD ABSOLUTA: es la cantidad de vapor de agua que se encuentra por unidad de volumen en el aire de un ambiente. Normalmente, el vapor es medido en gramo y volumen de aire se mide en metros cbicos. Midiendo la humedad absoluta, lo que hacemos es determinar la cantidad de vapor que contiene el aire y si adems conocemos la temperatura podemos estimar si el ambiente es capaz de alojar ms vapor an. La HUMEDAD ESPECFICA:

Es la cantidad de vapor de agua que se haya contenido en el aire, pero a diferencia de la humedad absoluta, en esta el vapor se mide en gramo y el aire en kilogramos. La HUMEDAD RELATIVA:

Es la humedad que posee una masa de aire en relacin a la mayor cantidad de humedad absoluta que podra llegar a contener sin que se produzca ninguna condensacin, es decir conservando la misma temperatura y presin atmosfrica. Esta humedad es expresada en porcentajes

BALANCES DE MATERIA (BM)

La aplicacin de los BM no es conceptualmente complicada, y sus fundamentos tericos pueden consultarse con detalle en textos como los que se incluyen en la seccin de bsqueda de informacin[Balances de Materia y Energa], junto con numerosos ejemplos de aplicacin a diferentes operaciones y procesos. A continuacin se repasan las ideas bsicas para el planteamiento de los BM, y se indican posibles estrategias para su utilizacin en el PFC.Los BM se basan en la ley de conservacin de la materia, la cual, rigurosamente hablando, hay que aplicarla al conjunto materia-energa, y no a la materia o energa por separado. Sin embargo, en las condiciones que se dan en los procesos industriales objeto de los PFC en la UGR, al no abordarse el caso de los reactores nucleares, no existe transformacin de materia en energa o viceversa, con lo que la forma general del balance de materia TOTAL a un sistema, ser:

La forma del balance a cada uno de los componentes ser la misma, excepto cuando existe reaccin qumica, ya que en ese caso habr que considerar la aparicin o desaparicin de los componentes individuales por efecto de la reaccin (sin embargo la masa total del sistema nunca variar). Por ello el BM al componenteitendr la forma:

Una situacin muy frecuente es que el proceso sea continuo, con lo cual el trmino de acumulacin ser 0.Tal y como se ha indicado los BM se pueden aplicar a una unidad de proceso (un equipo), como a todo el proceso completo. Para una unidad o equipo, podrn plantearse tantos BM independientes como componentes intervienen en el mismo, y a un proceso completo se le podrn plantear un nmero de BM independientes igual a la suma de los de todas las unidades del mismo, entendiendo como unidades de un proceso los equipos u operaciones que lo integran. Adems, en algunos casos existen relaciones impuestas entre las distintas corrientes que nos pueden servir como ecuaciones adicionales a los BM.

PROCESO ESTACIONARIO Y NO ESTACIONARIO

PROCESO ESTACIONARIO El estado estacionario es aquel en el que no existen cambios de variables de proceso. Por ejemplo, en un intercambiador de calor, puede entrar agua a 25 C y salir a 80 C. Claro que el agua ha cambiado su temperatura, pero en el estado estacionario, la temperatura del agua a la entrada y a la salida siempre ser la misma. En la prctica el estado estacionario es ms flexible, las variables cambian dentro de un rango de tolerancia.

PROCESO NO ESTACIONARIO En el estado no estacionario las variables de proceso cambian y esto se debe a que existe alguna acumulacin de materia y energa. Como por ejemplo cuando inicias una operacin y \"enciendes\" los equipos, hay que esperar un tiempo a que se alcancen las condiciones de proceso, es decir primero existe un estado no estacionario hasta alcanzar el equilibro del proceso donde ya llegas al estado estacionario.

OPERACIONES GAS - LQUIDO

Todas las operaciones en que ocurre la humidificacin y des humidificacin, absorcin y desorcin de gases y destilacin en sus diversas formas, tienen en comn la necesidad de que una fase lquida y una gaseosa se pongan en contacto con el fin de que exista un intercambio difusivo entre ellas.En el caso de todas estas operaciones, la funcin principal del equipo utilizado es el contacto entre el gas y el lquido, en la forma ms eficiente posible, y ms adecuada al costo. Al menos en principio, cualquier tipo de equipo satisfactorio para una de estas operaciones tambin lo ser para las otras; en realidad, los tipos principales se utilizan para todas. Por esta razn, nuestro anlisis empieza con el equipo.El orden en que se acaban de listar las operaciones es, en muchos aspectos, el orden de menor a mayor complejidad; por lo tanto, es el orden en que se van a considerar las operaciones. Puesto que en la humidificacin el lquido es una sustancia pura, existen gradientes de concentracin y la difusin de la materia ocurre slo dentro de la fase gaseosa. En la absorcin, existen gradientes de concentracin tanto en el lquido como en el gas, y la difusin, por lo menos de un componente, ocurre en las dos fases. En la destilacin, se difunden todas las sustancias comprendidas en las fases. Estas operaciones tambin se caracterizan por una relacin especialmente ntima entre la transferencia de calor y la de masa. La evaporacin o condensacin de una sustancia llevan a considerar los calores latentes de evaporacin y, algunas veces, tambin los calores de solucin. En la destilacin, la nueva fase necesaria para la separacin por transferencia de masa se crea a partir de la fase original, por medio de la adicin o eliminacin de calor. En este anlisis es necesario considerar estas importantes cantidades de calor y sus efectos.

GASES Y VAPORES:

Los trminos gas y vapor se utilizan mucha veces indistintamente, pudiendo llegar a generar alguna confusin. Es por ello que es necesario dar por sentado perfectamente que diferencia existe entre un gas y un vapor. Gas: se definir a un gas como el estado de agregacin de la materia en que esta no tiene una forma determinada a causa de la libre movilidad de sus molculas sino que llena completamente cualquier espacio en que se site (es decir llena totalmente el volumen del recipiente que lo contiene). Tericamente cualquier sustancia puede transformase en un gas a una temperatura suficientemente alta (de todas maneras algunas sustancia pueden descomponerse ante de llegar al estado gaseoso). Si a un gas se lo comprime isotrmicamente, este nunca llega a pasar al estado lquido (an a presiones altas), que es lo que lo diferencia de un vapor. (Hay que tener en cuenta que cualquier compresin de un gas va acompaado por un aumento de su energa interna, es decir aumenta la temperatura, por lo que si la compresin se la realiza a temperatura constante, permanentemente se debe extraer calor del sistema) Vapor: un vapor, si bien tiene el mismo estado de agregacin del gas, se diferencia de este que al ser comprimirlo isotrmicamente, al llegar a una presin determinada (que se denominar presin de saturacin, Ps y que depende de la sustancia y de la temperatura a la cual se realiza la compresin) comienza a licuar, pasando al estado lquido.

En Fsica y Qumica tanto GAS como VAPOR se refieren a sustancias en estado gaseoso, es decir el estado de agregacin en que la materia no tiene forma ni volumen propio. La diferencia est en que un vapor puede convertirse en un lquido aumentando suficientemente la presin, mientras que un gas no puede convertirse en un lquido a presin alguna si adems no se lo enfra. Todas las sustancias tienen una temperatura crtica que marca la transicin entre ambos estados. Por encima de esta temperatura crtica la sustancia es un gas y no puede licuarse (transformarla en un lquido) por compresin. Por debajo de esa temperatura crtica, esa misma sustancia se puede pasar al estado lquido aumentando la presin y se la llama vapor.

Por ejemplo, el nitrgeno tiene una temperatura crtica de -147 C (o sea 147 C bajo cero) A temperatura ambiente no puede ser transformado en un lquido por ms que se lo comprima y se dice que es un gas. Pero si se lo enfra a menos de 147 C bajo cero, se puede obtener en estado lquido. En ese caso, del nitrgeno en estado gaseoso a menos de 147 C se dice que es un vapor.

El agua tiene una temperatura crtica de 374 C. A 100 C el agua en estado gaseoso es un vapor, vapor de agua. A ms de 374 C no, es un gas.

SISTEMA DE DOS COMPONENTES PARA EQUIPO DE ABSORCIN

SISTEMAS DE DOS COMPONENTESSi cierta cantidad de un gas simple y un lquido relativamente no voltil se llevan al equilibrio la concentracin resultante del gas disuelto en el lquido recibe el nombre de solubilidad del gas a la temperatura y presin predominantes. A una temperatura dada, la solubilidad aumentar con la presin La solubilidad de cualquier gas depende de la temperatura, y depende en la forma descrita por la ley de van t Hoff para el equilibrio mvil: si se aumenta la temperatura de un sistema en equilibrio, ocurrir un cambio durante el cual se absorber calor.

SISTEMA DE DOS COMPONENTES MLTIPLES PARA EQUIPO DE ABSORCIN

SISTEMAS DE MULTICOMPONENTES:

Si una mezcla de gases se pone en contacto con un lquido, la solubilidad en el equilibrio de cada gas ser, en ciertas condiciones, independiente de la de los dems, siempre y cuando el equilibrio se describa en funcin de las presiones parciales en la mezcla gaseosa. Si todos los componentes del gas, excepto uno, son bsicamente insolubles, sus concentraciones en el lquido sern tan pequeas que no podrn modificar la solubilidad del componente relativamente soluble; entonces se puede aplicar la generalizacin Si varios componentes de la mezcla son apreciablemente solubles, la generalizacin ser aplicable nicamente si los gases que se van a disolver son indiferentes ante la naturaleza del lquido; esto suceder en el caso de las soluciones ideales. Por ejemplo, el propano y butano gaseosos de una mezcla se disolvern por separado en un aceite de parafina no voltil, puesto que las soluciones que se obtienen son bsicamente ideales Soluciones lquidas ideales Cuando una fase lquida se puede considerar ideal, la presin parcial en el equilibrio de un gas en la solucin puede ser calculada sin necesidad de determinaciones experimentales.Hay cuatro caractersticas significativas de las soluciones ideales; todas se relacionan entre s: 1Las fuerzas intermoleculares promedio de atraccin y repulsin en la solucin no cambian al mezclar los componentes. El volumen de la solucin varia linealmente con la composicin. No hay absorcin ni evolucin de calor al mezclar los componentes. Sin embargo, en el caso de gases que se disuelven en lquidos, este criterio no incluye el calor de condensacin del gas al estado lquido. La presin. Total de vapor de la solucin vara linealmente con la composicin expresada en fraccin mol.En particular, los miembros adyacentes o casi adyacentes de una serie homloga de compuestos orgnicos pertenecen a esta categora. As, por ejemplo, las soluciones de benceno en tolueno, de alcohol etlico y proplico o las soluciones de gases de hidrocarburos parafnicos en aceites de parafina pueden generalmente considerarse como soluciones ideales. Cuando la mezcla gaseosa en equilibrio con una solucin liquida ideal, sigue tambin la ley de los gases ideales, la presin parcial p* de un soluto gaseoso A es igual al producto de su presin de vapor p a la misma temperatura por su fraccin mol en la solucin x.

DIAGRAMA DE FASES PRESIN TEMPERATURA

Son representaciones grficas de presin vs. Temperatura, a las que las fases slida, lquida y gaseosa de una sustancia existen. En esta representacin se incluye la variacin de presin de vapor del slido y del lquido, y la variacin de la temperatura de fusin con la presin.Los siguientes diagramas corresponden al dixido de carbono y al agua, en estas representaciones se observan las condiciones de existencia de una sola fase que son las zonas delimitadas por las lneas de equilibrio S-G, S-L, L-G; la existencia de dos fases para las condiciones de P y T a las que existen dichas lneas; y el punto donde confluyen todas las lneas de equilibrio, denominadopunto triple,que indica las condiciones de presin y temperatura donde coexisten las tres fases o estados fsicos.

Diagrama de fases para CO2Si se observan estas representaciones, se deduce que por debajo del punto triple no existe la sustancia en fase lquida, y a la presin atmosfrica, el CO2sublima por encima de -78C. A diferencia del agua su curva de equilibrio de fusin-congelacin tiene pendiente positiva, porque el CO2, al igual que prcticamente el resto de las sustancias, aumenta de volumen al fundirse. En un planeta cuya presin atmosfrica fuese mayor que 5,1 atm terrestres, los habitantes podran nadar en lagos de dixido de carbono lquido. A una presin, Pc, superior a 72,8 atm y a una temperatura, Tc, de 31C,(punto crtico),donde finaliza la lnea de equilibrio L-V, desaparece la distincin entre lquido y gas, y solo existe una fase fluida, es decir por mucho que se comprima el gas este no se puede licuar.

Diagrama de fases para el aguaObservando el diagrama para el agua, al ser su fase slida menos densa que la lquida, (el hielo flota en el agua), esto quiere decir, que est ms favorecida la fase lquida a presiones elevadas, (un aumento de la presin favorece siempre la fase ms densa) o que el punto de fusin disminuye al aumentar la presin, por tanto la curva S-L tiene pendiente negativa, es por esto que el hielo funde aplicando presin, mientras que el estado lquido de casi todas las dems sustancias solidifica por compresin.La interseccin de la lnea P = 1 atm con la curva de equilibrio S-L, da, para el hielo el P.F. de 0C, y la interseccin con la curva L-G, da, el P.E. del agua, 100C.La distincin entre lquido y gas en el caso del agua, desaparece por encima de la Pc= 218 atm.Un diagrama de fases no solamente sirve para determinar el estado fsico en el que se encuentra una sustancia a una presin y temperatura dadas, sino tambin para predecir los cambios que tienen lugar cuando cambian las condiciones.* Utilizando el diagrama de fases para el agua, describir lo que ocurre cuando el agua a -25C y 1 torr (0,0013 atm), se calienta hasta +25C y a continuacin se comprime hasta 2 atm.Solucin: Inicialmente faseslida,al calentar se pasa la lnea S-V y el slido sublima, por tanto a +25C se encuentra en fasevapor; cuando se aumenta la presin hasta 2 atm el vapor condensa se pasa a la zonalquida, una vez que se sobrepasa en la lnea L-V la presin de 23,8 torr (0,0313atm), (vase tabla de presin de vapor del agua en funcin de la temperatura).En los diagramas de fases se puede observar que las zonas de existencia de una sola fase slida, lquida o gas aparecen como reas delimitadas por las respectivas lneas de equilibrio, en el interior de estas reasse pueden variar la presin o la temperatura independientemente;las condiciones en las cuales se encuentran en equilibrio dos fases, aparecen como lneas o curvas en el diagrama de fases,nicamente se puede modificar una variable, presin o temperatura mientras se mantenga el equilibrio entre las dos fases, es decir, para una temperatura especfica , la presin queda fijada y viceversa.En el punto triple no hay ningn grado de libertad dado queni la P ni la T se pueden variar, pues desaparecera la coexistencia de las tres fases.Gibbs resumi este comportamiento enla regla de las fases:

Si lo aplicamos al caso de las curvas de equilibrio:L + 2 = 1 + 2, L = 1, tal como se indica con anterioridad, donde se pude variar o la presin o la temperatura, pero no, las dos a la vez.Comprobar los grados de libertad para las zonas donde existe una sola fase, y para el punto triple.

CONCENTRACIN PARA UN PROCESO DE DESTILACIN

Enqumica, ladestilacinazeotrpica es una de lastcnicasusadas para romper un azetropo en la destilacin. Una de las destilaciones ms comunes con un azetropo es la de la mezcla etanol-agua. Usando tcnicas normales de destilacin, el etanol solo puede ser purificado a aproximadamente el 95%.Una vez se encuentra en una concentracin de 95/5% etanol/agua, los coeficientes de actividad del agua y del etanol son iguales, entonces la concentracin del vapor de la mezcla tambin es de 95/5% etanol-agua, por lo tanto destilaciones posteriores son inefectivas. Algunos usos requieren concentraciones dealcoholmayores, por ejemplo cuando se usa como aditivo para la gasolina. Por lo tanto el azetropo 95/5% debe romperse para lograr una mayor concentracin.ProcedimientoElprocesode la destilacin consiste en calentar un lquido hasta que sus componentes ms voltiles pasan a la fase de vapor y, a continuacin, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma lquida por medio de la condensacin. Elobjetivoprincipal de la destilacin es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar losmaterialesvoltiles de los no voltiles.En la evaporacin y en el secado, normalmente el objetivo es obtener el componente menos voltil; el componente ms voltil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la destilacin es obtener el componente ms voltil en forma pura. Por ejemplo, la eliminacin del agua de la glicerina evaporandoel agua, se llama evaporacin, pero la eliminacin del agua del alcohol evaporando el alcohol se llama destilacin, aunque se usan mecanismos similares en ambos casos.

OPERACIN DE UNA SOLA ETAPA-EVAPORACIN INSTANTNEA

La evaporacin instantnea o destilacin en el equilibrio como algunas veces se llama, es una operacin de una sola etapa en donde se evapora parcialmente una mezcla lquida, se permite que el vapor alcance el equilibrio con el lquido residual y se separan y eliminan del aparato las fases vapor y lquido resultante. Puede llevarse a cabo por lotes o en forma continua.

OPERACIONES DE DESTILACIN EN UNA SOLA ETAPA

OPERACIONES DE DESTILACIN CONTINA

EVAPORACIN INSTANTNEA CONTINA

se muestra de modo esquematice un diagrama tpico de flujo para la operacin continua. Aqu, el lquido alimentado se calienta en un intercambiador de calor tubular tradicional o pasndolo a travs de los tubos calientes de un horno de combustible. Entonces, se reduce la presin, el vapor se forma adiabticamente a expensas del lquido y la mezcla se introduce en un tanque de separacin vapor-lquido. El separador que se muestra es del tipo cicln, en donde la alimentacin se introduce tangencialmente en un espacio anular cubierto.

La parte lquida de la mezcla se arroja mediante fuerza centrfuga hacia la pared externa y sale por el fondo, mientras que el vapor sube a travs de la chimenea central y sale por la parte superior. Entonces, el vapor puede pasar a un condensador, el cual no se muestra en la figura. En particular para la evaporacin instantnea de una sustancia voltil a partir de una sustancia relativamente no voltil, la operacin en el separador puede llevarse a cabo a presin reducida, pero no tan baja que el agua ordinaria de enfriamiento no condense el producto evaporado.

El producto, D moles tiempo, ms rico en la sustancia ms voltil, es en este caso totalmente un vapor. El balance de materia y el de entalpa son:(EC.1)(EC.2)(EC.3)

Resolviendo estas ecuaciones simultneamente, se tiene:

(EC.4)Sobre el diagrama Hxy esto representa una lnea recta a travs de los puntos de coordenadas (HD,YD) que representan a D, (HW,YW) que Representan a W y (HF+ Q/F, ZF) que representa la mezcla de alimentacin despus que abandona el intercambiador de calor de la figura 1.

Figura 2 Evaporacin instantnea.En la parte superior de la figura 2 esto se muestra como la lnea D W. Los dos miembros del lado izquierdo de la ecuacin (4) representan la lnea usual de operacin en una sola etapa sobre las coordenadas de distribucin, con pendiente negativa como para todas las operaciones de una sola etapa (a corriente paralela) pasando a travs de las composiciones que representan a las corrientes entrante y saliente, puntos F y M sobre la figura inferior. Si las corrientes efluentes estuviesen en equilibrio, el dispositivo sera una etapa ideal y los productos D y W estaran sobre una lnea de unin en la figura superior y sobre la curva en el equilibrio en N en la figura inferior. El vapor ms rico, pero en cantidad infinitesimal, es el correspondiente a P en el punto de burbuja de la mezcla alimentada; y el lquido ms pobre, tambin en cantidad infinitesimal, es el correspondiente a T en el punto de roco de la mezcla alimentada. Las composiciones de los productos reales estarn entre estos lmites, segn el grado de evaporacin de la mezcla alimentada y la eficiencia de la etapa.

CONCLUSIN

Los resultados muestran que efectivamente ocurre una transferencia de masa y energa simultneamente, donde la transferencia de masa se ve en el aumento de humedad absoluta, mientras que la transferencia de energa se ve en la temperatura que gana el aire luego de la operacin e humidificacin. Se comprob por balance de materia y energa los resultados cualitativos que se perciben, plasmando as la existencia de cuanta masa y energa (calor) se transfiere .En qumica, la destilacin azeotrpica es una de las tcnicas usadas para romper un azetropo en la destilacin. Elprocesode la destilacin consiste en calentar un lquido hasta que sus componentes ms voltiles pasan a la fase de vapor y, a continuacin, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma lquida por medio de la condensacin. Elobjetivoprincipal de la destilacin es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separarlosmaterialesvoltiles de los no voltiles.