Aplicaciones de las Leyes de Raoult y Dalton y de la Ecuación de Antoine. Parte III

Calculo de la Presión y Temperatura de Rocío

En este tipo de aplicación el sistema se encuentra en fase gaseosa y conocemos la composición molar y deseamos calcular la presión o temperatura de rocío (conociendo alguna de estas dos variables P o T).

Las condiciones de rocío, ocurren cuando una mezcla en estado gaseoso comienza a formar una fase líquida.

Calculo de la Presión de Rocío

Si conocemos la temperatura del sistema podemos calcular la presión de rocío.

El problema es que existen dos incógnitas, la fracción molar de la fase líquida y la presión de rocío.

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La temperatura (T) y la composición molar de la fase vapor (yA y yB) son conocidas.

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Con esta ecuación determinamos el valor de la presión total, la cual es la presión de rocío. Conocida la presión total podemos calcular la fracción molar de los componentes en la fase líquida.

Ejemplo 3

Cuál es la presión de rocío de una mezcla en estado gaseoso con una composición de 40% de Hexano y 60% de Heptano a una temperatura de 90 °C. Cuál es la composición de la fase líquida que comienza a condensar.

Lo primero que tenemos que calcular es la presión de vapor de los componentes puros, Hexano y Heptano a 90°C, utilizando la ecuación de Antoine.

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Luego calculamos la presión total del sistema.

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La presión de rocío es de 768.92 mm Hg. Con ella calculamos la composición de la fase liquida en equilibrio.

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La sumatoria de las fracciones molares del Hexano y el Heptano da igual a 1. Lo cual confirma el cálculo de la presión de rocío.

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Captura de pantalla de Hoja de Excel dispuesta para el calculo de la presión de rocío y de la composición de la fase líquida que comienza a condensar.

Calculo de la Temperatura de Rocío

Si conocemos la presión podemos calcular la temperatura de rocío.

La solución debe obtenerse mediante tanteo, cambiando el valor de la temperatura hasta que la siguiente ecuación se cumpla.

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En la ecuación la Ptotal es un valor definido, las fracciones molares también son conocidas. La solución se encuentra iterando el valor de temperatura hasta que la igualdad se cumpla.

También se puede utilizar la función Buscar Objetivo en Excel para conseguir el valor de Temperatura que produzca como resultado el valor de la presión total del sistema establecida.

Ejemplo 4

Cuál es la temperatura de rocío de una mezcla en estado gaseoso con una composición de 40% de Hexano y 60% de Heptano a una presión de 900 mm Hg. Cuál es la composición de la fase líquida que comienza a condensar.

Para realizar el cálculo utilizaremos la función Buscar Objetivo de Excel, donde la celda objetivo es la celda que contiene el valor de la presión total, la cual queremos establecer con un valor de 900 mm Hg, cambiando la celda donde se encuentra el valor de la Temperatura, la solución será la temperatura de rocío.

 

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Uso de la función Buscar Objetivo de Excel para determinar la temperatura de rocío.

 

Al hacer clic en aceptar en la celda B12 se colocará el resultado que hará que la presión total sea igual a 900 mm Hg.

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El valor objetivo de la Ptotal se ha establecido en 900 mm Hg, la cual debe lograrse cambiando el valor de la temperatura en la celda B12.

Esto nos indica que la temperatura de rocío para una presión de 900 mm Hg es de 95.31 °C. y la composición molar del líquido es de 0.22 de Hexano y 0.78 de Heptano.

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