Método de Ponchon-Savarit
Escuela: Instituto Tecnologico De Matamoros Carrera: Ingenieria Quimica Asignatura: Procesos De Separacion III Grupo: A Nombre completo: Carmen Estefania Berrones Ramirez Nombre completo del docente: Jose Luis Saldivar Garza Fecha de entrega: 16 de septiembre del 2024
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Que es el metodo?
El Método de Ponchon-Savarit es un método gráfico utilizado en química e ingeniería química para diseñar y analizar columnas de destilación fraccionada binaria. Este método es considerado riguroso porque utiliza las entalpías para construir diagramas de equilibrio, lo que permite calcular el número de platos necesarios en una columna de destilación.
siguiente
Pasos del Método de Ponchon-Savarit:
1. Diagrama de Equilibrio:
2. Punto de Alimentación:
Se construye un diagrama de equilibrio de entalpía-composición para el sistema binario. Este diagrama muestra cómo varían las entalpías de las fases líquida y vapor con la composición.
Se determina el punto de alimentación en el diagrama, que representa la composición y la entalpía de la mezcla que entra en la columna de destilación.
3. Líneas de Operación:
4. Cálculo de Etapas:
Se trazan las líneas de operación en el diagrama. Estas líneas representan las condiciones de equilibrio entre las fases líquida y vapor en cada etapa de la columna.
Utilizando el diagrama, se determina el número de etapas de equilibrio necesarias para lograr la separación deseada de los componentes. Esto se hace trazando una serie de líneas horizontales y verticales entre las curvas de equilibrio y las líneas de operación.
Ventajas
Visualizacion clara: El método permite una visualización gráfica clara del proceso de destilación. Esto facilita la comprensión de cómo se comportan las fases líquida y vapor a lo largo de la columna, lo que es útil para ingenieros y diseñadores.
Precision: Al utilizar entalpías en lugar de solo composiciones, el método proporciona una representación más precisa del equilibrio entre las fases líquida y vapor. Esto es crucial para obtener resultados más exactos en el diseño de la columna de destilación.
Flexibilidad:El método es aplicable a una amplia variedad de sistemas binarios y puede adaptarse a diferentes condiciones de operación, lo que lo hace versátil para distintos tipos de procesos de separación.
Optimización del Diseño:Al proporcionar una representación detallada del equilibrio, el método ayuda a optimizar el diseño de la columna de destilación. Esto puede resultar en un menor número de etapas necesarias, lo que reduce costos y mejora la eficiencia del proceso.
CARACTERISTICAS
CARACTERISTICAS
CARACTERISTICAS
Líneas de Operación:
Se trazan líneas de operación en el diagrama que representan las condiciones de equilibrio entre las fases líquida y vapor en cada etapa de la columna de destilación.
Cálculo Gráfico de Etapas:
Permite determinar el número de etapas de equilibrio necesarias para lograr la separación deseada mediante un proceso gráfico de trazado de líneas horizontales y verticales entre las curvas de equilibrio y las líneas de operación.
Uso de Entalpías:
Este método se basa en el uso de entalpías para representar las fases líquida y vapor en equilibrio, lo que proporciona una mayor precisión en el análisis.
Diagrama de Equilibrio:
Utiliza un diagrama de entalpía-composición para visualizar el equilibrio entre las fases. Este diagrama es fundamental para entender cómo varían las entalpías con la composición de las fases.
Aplicabilidad a Sistemas Binarios:
Es especialmente útil para sistemas binarios, donde se desea separar dos componentes mediante destilación fraccionada.
Optimización del Diseño:
Facilita la optimización del diseño de la columna de destilación, permitiendo ajustar las condiciones de operación para mejorar la eficiencia del proceso
Comparación entre el Método de Ponchon-Savarit y el Método de McCabe-Thiele
Precisión vs. Simplicidad: El Método de Ponchon-Savarit es más preciso al considerar las entalpías, mientras que el Método de McCabe-Thiele es más simple y fácil de usar.
Diagramas Utilizados: Ponchon-Savarit utiliza diagramas de entalpía-composición, mientras que McCabe-Thiele utiliza diagramas de composición-composición (x-y).
Suposiciones: McCabe-Thiele se basa en la suposición de flujo molar constante y calores latentes molares iguales, lo que simplifica los cálculos pero puede ser menos preciso en algunos casos.
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Ejercicio
Una mezcla líquida saturada de hexano y octano con una fracción molar en la alimentación de 0.40 se alimenta a una columna de destilación con el fin de obtener en el producto de cabezas 95% de hexano y en producto de colas 10% de hexano. La solución ingresa como líquido saturado a la columna de destilación. El reflujo es de 1.2 Determinar el número de etapas teóricas utilizando el método gráfico de Ponchon-Savarit. Los datos de equilibrio y entalpías son los siguientes:
Ejercicio
Luego se delimitan los valores de las fracciones molares en producto de cabezas y de colas
Primero deben graficarse la curva de equilibrio y el diagrama de entalpía-concentración
Tomando el balance de energía en el condensador, el refliujo se define con la siguiente ecuación:
Ejercicio
Los valores de Hv (vapor) y Hl (líquido) los localizamos en la intersección de la vertical en cada una de las fracciones molares de productos de cabezas y colas (como se muestra en la gráfica) Se puede ver que para Hv=10,800 cal/mol y Hl=3000 cal/mo
La alimentación es 0.40 entonces localizamos el punto de interesección de la curva de Hl a este valor y a 0.95 el valor de Q´ es 20,160 cal/mol y se localiza en la gráfica (es el punto verde)
Ejercicio
Se traza una línea recta desde Q´ y que pasa por la intersección de x=0.4 y Hl, extendiendo la línea hasta que intersecte con la vertical a x=0.10 En la figura se puede ver la línea negra en el diagrama Entalpía-Concentración
El punto donde intersecta abajo sería el Q´´
Ejercicio
En la curva de equilibrio se toma como referencia la composición del producto de cabezas y es 0.95 lo que significa que es la fase de vapor, entonces de la curva localizamos y=0.95 y vemos a que x corresponde. En este caso el valor de x=0.70
Luego trazamos una línea del punto de intersección con x=0.95 y la entalpia en fase de vapor, uniéndola con la intersección de x=0.70 con la entalpía de la fase líquida (sería la línea de color verde) que corresponde a la primera etapa teórica.
Ejercicio
Partiendo de la entalpía de la fase líquida a x=0.70 trazamos una recta que conecte con el punto en Q´, entonces leemos en la curva de entalpía de la fase de vapor donde intersecta la línea y para este caso el valor que nos da es de 0.83 que corresponde a la fase de vapor
Vamos a la curva de equilibrio y determinamos que para y=0.83 el valor de x=0.46. Localizamos x=0.46 y donde intersecta la entalpía de fase líquida trazamos la línea de la fase de vapor y líquida uniendo los puntos de intersección) es la segunda línea verde que corresponde a la etapa 2.
Ejercicio
Sucesivamente se realiza el mismo procedimiento hasta llegar al límite inferior (x=0.10) y con eso se determina el número de etapas teóricas. En el gráfico pueden ver las líneas verdes como los platos, las líneas grises son las referencias para ir encontrando los valores de equilibrio y algo muy importante es que al pasar de la línea negra (que es la línea de operación) las líneas grises de referencia se trazan desde Q´
Bibliografía
01
Reyes-Labarta, J. A. (2010). Métodos rigurosos de operaciones de por etapas de Rectificación binarios y sistemas
Hernández Juárez, J. M. (2010). Destilación por el método de McCabe-Thiele. Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Química, UNAM
02
03
Seader, J. D., Henley, E. J., & Roper, D. K. (2011). Separation Process Principles
04
https://www.studocu.com/es-mx/document/universidad-de-san-carlos-de-guatemala/transferencia-de-masa-en-operaciones-continuas/metodo-ponchon-savarit-problema-resuelto/51597341
Método De Ponchon
carmen berrones
Created on September 20, 2024
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Método de Ponchon-Savarit
Escuela: Instituto Tecnologico De Matamoros Carrera: Ingenieria Quimica Asignatura: Procesos De Separacion III Grupo: A Nombre completo: Carmen Estefania Berrones Ramirez Nombre completo del docente: Jose Luis Saldivar Garza Fecha de entrega: 16 de septiembre del 2024
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Que es el metodo?
El Método de Ponchon-Savarit es un método gráfico utilizado en química e ingeniería química para diseñar y analizar columnas de destilación fraccionada binaria. Este método es considerado riguroso porque utiliza las entalpías para construir diagramas de equilibrio, lo que permite calcular el número de platos necesarios en una columna de destilación.
siguiente
Pasos del Método de Ponchon-Savarit:
1. Diagrama de Equilibrio:
2. Punto de Alimentación:
Se construye un diagrama de equilibrio de entalpía-composición para el sistema binario. Este diagrama muestra cómo varían las entalpías de las fases líquida y vapor con la composición.
Se determina el punto de alimentación en el diagrama, que representa la composición y la entalpía de la mezcla que entra en la columna de destilación.
3. Líneas de Operación:
4. Cálculo de Etapas:
Se trazan las líneas de operación en el diagrama. Estas líneas representan las condiciones de equilibrio entre las fases líquida y vapor en cada etapa de la columna.
Utilizando el diagrama, se determina el número de etapas de equilibrio necesarias para lograr la separación deseada de los componentes. Esto se hace trazando una serie de líneas horizontales y verticales entre las curvas de equilibrio y las líneas de operación.
Ventajas
Visualizacion clara: El método permite una visualización gráfica clara del proceso de destilación. Esto facilita la comprensión de cómo se comportan las fases líquida y vapor a lo largo de la columna, lo que es útil para ingenieros y diseñadores.
Precision: Al utilizar entalpías en lugar de solo composiciones, el método proporciona una representación más precisa del equilibrio entre las fases líquida y vapor. Esto es crucial para obtener resultados más exactos en el diseño de la columna de destilación.
Flexibilidad:El método es aplicable a una amplia variedad de sistemas binarios y puede adaptarse a diferentes condiciones de operación, lo que lo hace versátil para distintos tipos de procesos de separación.
Optimización del Diseño:Al proporcionar una representación detallada del equilibrio, el método ayuda a optimizar el diseño de la columna de destilación. Esto puede resultar en un menor número de etapas necesarias, lo que reduce costos y mejora la eficiencia del proceso.
CARACTERISTICAS
CARACTERISTICAS
CARACTERISTICAS
Líneas de Operación: Se trazan líneas de operación en el diagrama que representan las condiciones de equilibrio entre las fases líquida y vapor en cada etapa de la columna de destilación. Cálculo Gráfico de Etapas: Permite determinar el número de etapas de equilibrio necesarias para lograr la separación deseada mediante un proceso gráfico de trazado de líneas horizontales y verticales entre las curvas de equilibrio y las líneas de operación.
Uso de Entalpías: Este método se basa en el uso de entalpías para representar las fases líquida y vapor en equilibrio, lo que proporciona una mayor precisión en el análisis. Diagrama de Equilibrio: Utiliza un diagrama de entalpía-composición para visualizar el equilibrio entre las fases. Este diagrama es fundamental para entender cómo varían las entalpías con la composición de las fases.
Aplicabilidad a Sistemas Binarios: Es especialmente útil para sistemas binarios, donde se desea separar dos componentes mediante destilación fraccionada. Optimización del Diseño: Facilita la optimización del diseño de la columna de destilación, permitiendo ajustar las condiciones de operación para mejorar la eficiencia del proceso
Comparación entre el Método de Ponchon-Savarit y el Método de McCabe-Thiele
Precisión vs. Simplicidad: El Método de Ponchon-Savarit es más preciso al considerar las entalpías, mientras que el Método de McCabe-Thiele es más simple y fácil de usar. Diagramas Utilizados: Ponchon-Savarit utiliza diagramas de entalpía-composición, mientras que McCabe-Thiele utiliza diagramas de composición-composición (x-y). Suposiciones: McCabe-Thiele se basa en la suposición de flujo molar constante y calores latentes molares iguales, lo que simplifica los cálculos pero puede ser menos preciso en algunos casos.
Empezar >
Ejercicio
Una mezcla líquida saturada de hexano y octano con una fracción molar en la alimentación de 0.40 se alimenta a una columna de destilación con el fin de obtener en el producto de cabezas 95% de hexano y en producto de colas 10% de hexano. La solución ingresa como líquido saturado a la columna de destilación. El reflujo es de 1.2 Determinar el número de etapas teóricas utilizando el método gráfico de Ponchon-Savarit. Los datos de equilibrio y entalpías son los siguientes:
Ejercicio
Luego se delimitan los valores de las fracciones molares en producto de cabezas y de colas
Primero deben graficarse la curva de equilibrio y el diagrama de entalpía-concentración
Tomando el balance de energía en el condensador, el refliujo se define con la siguiente ecuación:
Ejercicio
Los valores de Hv (vapor) y Hl (líquido) los localizamos en la intersección de la vertical en cada una de las fracciones molares de productos de cabezas y colas (como se muestra en la gráfica) Se puede ver que para Hv=10,800 cal/mol y Hl=3000 cal/mo
La alimentación es 0.40 entonces localizamos el punto de interesección de la curva de Hl a este valor y a 0.95 el valor de Q´ es 20,160 cal/mol y se localiza en la gráfica (es el punto verde)
Ejercicio
Se traza una línea recta desde Q´ y que pasa por la intersección de x=0.4 y Hl, extendiendo la línea hasta que intersecte con la vertical a x=0.10 En la figura se puede ver la línea negra en el diagrama Entalpía-Concentración
El punto donde intersecta abajo sería el Q´´
Ejercicio
En la curva de equilibrio se toma como referencia la composición del producto de cabezas y es 0.95 lo que significa que es la fase de vapor, entonces de la curva localizamos y=0.95 y vemos a que x corresponde. En este caso el valor de x=0.70
Luego trazamos una línea del punto de intersección con x=0.95 y la entalpia en fase de vapor, uniéndola con la intersección de x=0.70 con la entalpía de la fase líquida (sería la línea de color verde) que corresponde a la primera etapa teórica.
Ejercicio
Partiendo de la entalpía de la fase líquida a x=0.70 trazamos una recta que conecte con el punto en Q´, entonces leemos en la curva de entalpía de la fase de vapor donde intersecta la línea y para este caso el valor que nos da es de 0.83 que corresponde a la fase de vapor
Vamos a la curva de equilibrio y determinamos que para y=0.83 el valor de x=0.46. Localizamos x=0.46 y donde intersecta la entalpía de fase líquida trazamos la línea de la fase de vapor y líquida uniendo los puntos de intersección) es la segunda línea verde que corresponde a la etapa 2.
Ejercicio
Sucesivamente se realiza el mismo procedimiento hasta llegar al límite inferior (x=0.10) y con eso se determina el número de etapas teóricas. En el gráfico pueden ver las líneas verdes como los platos, las líneas grises son las referencias para ir encontrando los valores de equilibrio y algo muy importante es que al pasar de la línea negra (que es la línea de operación) las líneas grises de referencia se trazan desde Q´
Bibliografía
01
Reyes-Labarta, J. A. (2010). Métodos rigurosos de operaciones de por etapas de Rectificación binarios y sistemas
Hernández Juárez, J. M. (2010). Destilación por el método de McCabe-Thiele. Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Química, UNAM
02
03
Seader, J. D., Henley, E. J., & Roper, D. K. (2011). Separation Process Principles
04
https://www.studocu.com/es-mx/document/universidad-de-san-carlos-de-guatemala/transferencia-de-masa-en-operaciones-continuas/metodo-ponchon-savarit-problema-resuelto/51597341