REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN

UNA APORTACIÓN DE LA COMPUTADORA A LA ENSEÑANZA POR COMPETENCIAS DE LAS OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERÍA QUÍMICA
que fue desarrollado y tan grande su valor didáctico que
todavía, a pesar de su antigüedad y sus limitaciones, el
Método de McCabe - Thiele se sigue enseñando en los
textos más modernos de Ingeniería Química. Su
importancia, actualmente, es de tipo meramente cualitativo
y didáctico, pues tiene limitaciones muy serias. Es aplicable
solamente:
• sistemas binarios (dos componentes), los cuales
han de tener:
• entalpías de vaporización molares iguales (para
tener flujos molares internos constantes).
En la actualidad, sin embargo, se manejen sistemas
multicomponentes (tres o más) de muy diversos tipos que
necesariamente han de resolverse con métodos más
especializados. Pero el método de McCabe-Thiele sigue
vigente como herramienta didáctica para la enseñanza de la
Operación Unitaria: Destilación, y así se encuentra en los
libros más modernos de Ingeniería Química.
La columna de destilación simple.
Es aquella que tiene una sola alimentación y dos corrientes
de salida: un producto de fondos y un producto destilado.
Las variables que maneja una columna de destilación simple
son:
a) Relación de equilibrio a la presión P del sistema.
b) Flujos másicos de alimentación y productos: F, D, B
c) La composición de la alimentación (X F )
d) condición térmica de la alimentación f (líquido frío,
líquido saturado, mezcla líquido vapor, vapor
saturado, vapor sobrecalentado).
e) Relación de reflujoR D
f) Pureza del destilado y fondos: X D y X B
respectivamente.
g) Flujos internos en la columna:
i. Lr, Vr (Flujos de la zona de rectificación)
ii. La, Va ( Flujos en la zona de Agotamiento )
h) Eficiencia de los platos.
i) Localización del plato de alimentación.
En resumen , la operación de una columna de destilación
simple es una interrelación entre las variables : F, D , B , xf,
xD , xB, Lr , Vr , La , Lr , plato de alimentación , eficiencia
de los platos , relación de equilibrio .
Diversos tipos de problemas.
Cuando la columna de destilación no existe, la vamos a
diseñar en base a unas condiciones requeridas mínimas y
entonces se tiene un problema de diseño.
Cuando la columna está ya construida y tenemos que
operarla de tal forma de satisfacer unas condiciones
requeridas, tenemos un problema de operación.
Esta es la situación más frecuente que podría enfrentar un
ingeniero químico.
El objetivo de este software es realizar el cálculo gráfico en
todas las situaciones posibles de diseño y operación.
MATERIALES Y MÉTODOS
El programa fue realizado en Visual Basic y está disponible
en http://biotecmerida.blogspot.mx/
Especificación del problema para una columna de
destilación simple.
Una columna de destilación simple es la que tiene una
alimentación F, un destilado D y un producto de residuo B.
Las variables involucradas en un problema de destilación
binaria son:
1) La presión P (define el equilibrio)
2) F, Flujo molar de la alimentación en moles/hr
3) X F, Fracción mol del componente más volátil en la
alimentación F.
4) Xd, Fracción mol del componente más volátil en el
destilado D.
5) Xb, Fracción mol del componente más volátil en
residuo B.
6) f, condición térmica de la alimentación.
7) Rd, relación de reflujo
8) Plato óptimo
9) Eficiencia de los platos
El término “f “ lo definieron McCabe y Thiele como: “la
variación del flujo interno de vapor, en la Zona de
Rectificación, como consecuencia de introducir 1 mol de
alimentación ”.
El plato óptimo es aquel cuya composición y estado físico
se asemeja lo más posible a la alimentación.
La eficiencia es la capacidad que tiene el plato para que
las corrientes, de líquido y vapor, que recibe, interactúen
y alcancen el equilibrio. Si las corrientes que salen del plato
están en equilibrio, su eficiencia es del 100 % y es un plato
ideal o teórico.
Entonces tenemos 9 variables en una columna de
destilación simple que interactúan entre sí.
En el presente trabajo se considerarán preestablecidos:
Platos ideales, alimentación en plato óptimo y
Sistema metanol-agua a 1 atm
(Manual del Ingeniero Químico de Perry).
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN VOL. 20 NÚM. 55 43