Aprobado Manual de Equilibrio Quimico Para Ingeniería Química

INGENIERA QUMICA

EQUILIBRIO QUMICO

EQU-ES

REV00

II

DIRECTORIO

Mtro. Alonso Lujambio Irazbal

Secretario de Educacin Pblica

Dr. Rodolfo Tuirn Gutirrez

Subsecretario de Educacin Superior

Mtra. Sayonara Vargas Rodrguez

Coordinadora de Universidades Politcnicas

IV

NDICE

INTRODUCCIN............................................................................................................................................. 1

PROGRAMA DE ESTUDIOS ........................................................................................................................... 2

FICHA TCNICA .............................................................................................................................................. 3

DESARROLLO DE LAS PRACTICAS Y PROYECTO ............................................................................................ 5

INSTRUMENTOS DE EVALUACIN ............................................................................................................... 9

GLOSARIO .................................................................................................................................................. 277

BIBLIOGRAFA ........................................................................................................................................... 288

INTRODUCCIN

Este manual establece las metas a cumplir de la materia de Equilibrio Qumico en Ingeniera

Qumica; se verifican los objetivos de aprendizaje, secuencia didctica y procesos de

evaluacin; presenta una planeacin del curso, verificando las habilidades y competencias

que el alumno de ingeniera qumica debe adquirir durante su formacin; ya que las

consideraciones de Equilibrio entre fases son base fundamental para los procesos de

separacin, diseo de las operaciones de separacin, entre otros.

El contenido fue planeado tomando en cuenta que el ingeniero qumico debe enfrentar una

gama muy amplia de problemas entre los que se encuentran clculos de requerimientos de

calor para procesos fsicos y qumicos, as como la determinacin de las condiciones de

equilibrio en reacciones qumicas y para la transferencia de especies qumicas entre fases a

partir de datos experimentales, en donde la combinacin de operaciones fsicas y qumicas

le sern de utilidad en la resolucin de problemas ya que sta es una caracterstica

distintiva del Ingeniero Qumico.

Los ingenieros qumicos se enfrentan a procesos de separacin en donde se definen fases

que fluyen en contacto en donde se producen gradientes de concentracin de entrada y de

salida. Donde el gradiente de concentracin es el objetivo del proceso para alcanzar la

mxima concentracin de uno o ms componentes.

La separacin de mezclas en componentes esencialmente puros es de capital importancia

en la fabricacin de productos qumicos; puesto que la mayor parte del equipo en una planta

qumica tiene como fin la purificacin de materias primas, productos intermedios y

productos finales, mediante las operaciones de transferencia de materia en mltiples fases.

(Henley, Seader, 2008)

Es por esto que el ingeniero qumico debe conocer las leyes que rigen los procesos de

separacin que fundamentan el equilibrio qumico.

2

PresencialNO

PresencialPresencial

NO

Presencial

Al completar la unidad, el alumno ser

capaz de:

* Cuantificar las variables presentes en

mezclas vapor - liquido

* Calcular las condiciones del sistema a

partir de la ley de Henry y Correlaciones

estado.

EC1 Resuelve Cuestionario para

calculo de los grados de libertad

presentes en una mezcla.

EP1 Entrega Problemario:

Calcula las fracciones en fase

liquida o gas presentes en un

sistema.

ED1 Programacin en Excel:

Obtiene grficos para establecer el

equilibrio y calculo de

concentracin en mezclas binaria.

Exposicin para

describir sistemas

con equilibrio

homogneo y

heterogneo..

Experiencia

estructurada para

uso de hojas de

calculo en la

solucin de

problemas.

Mapa conceptual para

especificar las variables

presentes en sistemas

con cambio de fase.

Problemario para

calculo de

concentracin de

mezclas binarias y uso

de tablas y graficas de

propiedades

termofisicas.

X X N/A N/A

Programa en

Excel para

calculo de

concentracione

s en mezclas

binarias

Pizarrn blanco,

Plumones

Proyector,

Laboratorio de

computo.

15 0 10 5Documental y

de Campo

Cuestionario sobre calculo de

grados de libertad.

Lista de cotejo para problemario

para calcular las fracciones en fase

liquida o gas presentes en un

sistema.

Gua de Observacin para

programacin sobre clculos en

concentracin de mezclas.


capaz de:

* Calcular las relaciones de equilibrio entre

fases para establecer las concentraciones de

un sistema.

* Calcular constantes en equilibrio VL para

especies puras y en solucin.

* Corregir desviacin del gas ideal con

ecuaciones de estado para obtener los

coeficientes de fugacidad.

EC1 Resuelve Cuestionario para

emplear la ecuacin de fugacidad

para verificar el equilibrio.

ED1 Realiza Programacin para

calculo de condiciones en

equilibrio a partir de ecuaciones

de estado.

EP2 Entrega Problemario:

Calculo de concentraciones para

especies en solucin

Estudio de caso

para calculo de

concentraciones en

equilibrio. Anlisis

de problemas para

calculo de

concentraciones de

especies en

solucin.

Anlisis y

comprensin para

programacin de

ecuaciones de estado.

Estudio de caso para

calculo de

concentraciones y

coeficientes de

fugacidad.

X X N/A N/A

Programa en

Excel para

ecuaciones de

estado

Pizarrn blanco,

Plumones.

Proyector,

Laboratorio de

computo.


de Campo

Cuestionario sobre calculo de

fugacidad.

Gua de observacin para

programacin calculo de condiciones

en equilibrio a partir de ecuaciones

de estado. Lista de

cotejo para problemario de

Programacin

sobre clculo de concentraciones

para especies en solucin


capaz de:

* Calcular Propiedades molares parciales y

potencial qumico.

* Modelar la Variacin del coeficiente de

actividad con la temperatura y composicin.

* Calcular las propiedades PVT en mezclas

reales.

EC1 Cuestionario: Calculo de

propiedades molares parciales y

potencial qumico.

ED1 Realiza programacin

Para calculo de concentraciones a

partir de modelos termodinmicos.

Exposicin del

docente para

especificar

propiedades molares

parciales. Estudio

de caso para

calculo de

concentraciones a

partir de modelos

termodinmicos.

Recepcin de

informacin para

especificacin de

propiedades molares

parciales.

Investigacin para

modelos

termodinmicos con

cambio de fase.

Practica de

laboratorio para

calculo de actividad y

coeficientes de

fugacidad en equipo de

separacin L/L y L/V.

X X N/A N/A

Practica 1.

Equipo de

separacin L/L

y V/L

Pizarrn blanco,

Plumones.

Proyector,

Laboratorio de

operaciones

unitarias


de campo.

Cuestionario para el calculo de

propiedades molares parciales.

Gua de observacin para

programar modelos termodinmicos.


capaz de:

* Realizar el Anlisis termodinmico de

procesos de flujo en estado uniforme

EP1 Entrega Reporte de

Proyecto: Para calculo de

coeficientes de actividad y Calculo

de prediccin, volumen o

temperatura en mezclas cuando

hay cambio en las condiciones del

sistema

Estudio de caso

para calculo de

Trabajo

Elabora Proyecto para

verificar el trabajo

realizado en un sistema

en flujo

X X N/A

Proyecto:

Integracin de

Programacin

de ecuaciones

de estado.

N/A Pizarrn, aspen

Proyector,

Laboratorio de

computo.

5 0 5 0 Documental

Lista de Cotejo para proyecto

calculo de coeficientes de actividad y

Calculo de prediccin, volumen o

temperatura en mezclas cuando hay

cambio en las condiciones del

sistema

Anlisis Termodinmico de

Procesos

Termodinmica del equil ibrio

Equil ibrio entre fases a partir

de ecuaciones de estado

EQUIPOS

REQUERIDOSRESULTADOS DE APRENDIZAJE EVIDENCIAS

OTRO

Sistemas Multicomponentes

MOVILIDAD FORMATIVA

MATERIALES

REQUERIDOSPARA EL

APRENDIZAJE

(ALUMNO)

AULA LABORATORIO

ESPACIO EDUCATIVO

FECHA DE EMISIN: Julio del 2010

UNIVERSIDADES PARTICIPANTES: Universidad Politcnica de Tlaxcala

CONTENIDOS PARA LA FORMACIN ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE EVALUACIN

OBSERVACINUNIDADES DE APRENDIZAJE

TOTAL DE HORAS

PARA LA

ENSEANZA

(PROFESOR)

PROYECTO PRCTICA TERICA PRCTICA

TCNICA INSTRUMENTO

TECNICAS SUGERIDAS

EQU-ES

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA: El alumno ser capaz de determinar las variables del proceso a modelar, obtener los grados de l ibertad del proceso con base a la regla de fases de Gibbs para determinar las variables del sistema a modelar.

TOTAL HRS. DEL CUATRIMESTRE: 90

CLAVE DE LA ASIGNATURA:

OBJETIVO DEL PROGRAMA EDUCATIVO:Formar profesionales competentes en ingeniera qumica con alto sentido de responsabil idad integral, capaces de desempearse exitosamente aplicando la te3cnologa para formular y resolver problemas tcnicos y administrativos, habil itndolos con un perfi l emprendedor para el

desarrollo de nuevas empresas

NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Equil ibrio Qumico

PROGRAMA DE ESTUDIO

DATOS GENERALES

NOMBRE DEL PROGRAMA EDUCATIVO: Ingeniera Qumica

3

FICHA TCNICA

EQUILIBRIO QUMICO

Nombre: Equilibrio Qumico

Clave: EQU-ES

Justificacin: Que el alumno establezca en estado dinmico de equilibrio y calcule los

cambios de concentracin de las molculas en fase liquida y gas.

Objetivo:

El alumno ser capaz de determinar las variables del proceso a modelar,

obtener los grados de libertad del proceso con base al anlisis de la regla de

fases de Gibbs para determinar las variables del sistema a modelar.

Habilidades:

Razonamiento matemtico, capacidad de comprensin, capacidades de

anlisis y sntesis para aprender, para resolver problemas, aplicar los

conocimientos en la prctica.

Competencias

genricas a

desarrollar:

Esta asignatura contribuye al desarrollo de las siguientes competencias

transversales:

Capacidad de abstraccin, anlisis y sntesis.

Habilidad para buscar, analizar y procesar informacin procedente de

diversas fuentes

Capacidad para identificar, plantear y resolver problemas.

Capacidades a desarrollar en la asignatura Competencias a las que contribuye la

asignatura

Seleccionar los modelos termodinmicos con

base las condiciones de operacin del sistema,

para tener menor variacin con base a los datos

experimentales.

Modelar sistemas con reaccin qumica a partir

de simulacin en Aspen Plus y pruebas piloto

para optimizar el proceso productivo.

Estimacin de tiempo

(horas) necesario para

transmitir el aprendizaje al

alumno, por Unidad de

Aprendizaje:

Unidades de

aprendizaje

HORAS TEORA HORAS PRCTICA

presencial

No

presencial

presencial

No

presencial

Termodinmica del

equilibrio 15 0 10 5

Equilibrio entre fases a

partir de ecuaciones de

estado

15 0 10 5

4

Sistemas

Multicomponentes

10 0 5 5

Anlisis Termodinmico

de procesos 5 0 5 0

Total de horas por

cuatrimestre: 90

Total de horas por semana: 6

Crditos: 6

5

Nombre de la

asignatura: Equilibrio Qumico

Nombre de la Unidad de

Aprendizaje:

Termodinmica del equilibrio

Nombre de la prctica o

proyecto:

Programa en Excel para calculo de concentraciones en mezclas binarias

Nmero: 1

Duracin (horas)

:

5

Resultado de

aprendizaje:

* Cuantificar y modelar las variables presentes en mezclas vapor -

lquido. * Calcular las condiciones del sistema a partir de la ley de Henry

y Raoult.

Requerimientos

(Material o equipo): Laboratorio de Computo con office Excel

Actividades a desarrollar en la prctica:

El maestro:

1. Establece las mezclas a modelar 2. Especifica las condiciones del sistema composiciones T y/o P

El alumno:

3. Realiza la programacin 4. Corre la programacin para obtener los resultados 5. Grafica Txy o Pxy.

Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la prctica:

ED1 Programacin en Excel: Emplea grficos para establecer el equilibrio y clculo de concentracin

en mezclas binaria.

PRCTICA. CONCENTRACIN DE MEZCLAS BINARIAS.

6

Nombre de la



Aprendizaje:

Equilibrio entre fases a partir de ecuaciones de estado


proyecto:

Calculo de las condiciones de equilibrio

Nmero: 1

Duracin (horas)

:

5

Resultado de

aprendizaje:

* Calcular las relaciones de equilibrio entre fases para establecer las

concentraciones de un sistema.

* Calcular constantes en equilibrio VL para especies puras y en solucin.

* Corregir desviaciones del gas ideal con ecuaciones de estado para

obtener los coeficientes de fugacidad.

Requerimientos



El maestro:

1. Establece las condiciones de mezcla El alumno:

2. Elige la Ecuacin de estado apropiada al sistema 3. Obtiene las propiedades termodinmicas del sistema


ED1 Realiza Programacin en hojas de Excel para calculo de condiciones en equilibrio a partir de

ecuaciones de estado.

PRCTICA. ECUACIONES DE ESTADO

7

Nombre de la



Aprendizaje:

Sistemas Multicomponentes


proyecto:

Programacin de ecuaciones de estado para sistemas multicomponentes

Nmero: 1

Duracin (horas)

:

2

Resultado de

aprendizaje:

* Calcular Propiedades molares parciales y potencial qumico.

* Modelar la Variacin del coeficiente de actividad con la temperatura y

composicin.

* Calcular las propiedades PVT en mezclas reales.

Requerimientos



El maestro:

1. Establece las condiciones de la mezcla multicomponente El alumno:

2. Resuelve ecuaciones de estado a partir de reglas de mezclado 3. Obtiene grficos de Hxy, Txy, Pxy


ED1 Realiza programacin Para calculo de concentraciones a partir de modelos termodinmicos.

PRCTICA. EQUIPO DE SEPARACIN L/L Y V/L

8

Nombre de la



Aprendizaje:

Anlisis Termodinmico de Procesos


proyecto:

Integracin de programacin de ecuaciones de estado.

Nmero: 1

Duracin (horas)

:

3

Resultado de

aprendizaje:

* Realizar el anlisis termodinmico de procesos de flujo en estado

uniforme.

Requerimientos

(Material o equipo):

Laboratorio de Computo con office Excel, Columna de separacin L/L del

laboratorio de operaciones unitarias


El maestro:

1. Establece los equipos para uso de equipo 2. Entrega practica a seguir 3. Especifica la mezcla reactiva que se requiere separar

El alumno:

4. Realiza los clculos necesarios para la separacin 5. Arranca el equipo de separacin L/L 6. Mide las condiciones necesarias del sistema para los clculos termodinmicos. 7. Corre en una programacin con Excel los datos necesarios, que se especifican en la prctica

de laboratorio.


EP1 Entrega Reporte de Proyecto: Para clculo de coeficientes de actividad y Calculo de prediccin,

volumen o temperatura en mezclas cuando hay cambio en las condiciones del sistema.

PROYECTO PROGRAMACIN DE ECUACIONES DE ESTADO

10

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIN

Programa educativo: Ingeniera Qumica Grado:

Asignatura: Equilibrio Qumico Grupo:

Nombre(s) del alumno(s): Firma del alumno:

Maestro: Firma del

maestro:

Esta evaluacin diagnstica, tiene como objetivo identificar los conocimientos previos a la asignatura, no tiene valor para la calificacin y solo sirve como un instrumento para planear las sesiones de aprendizaje. Tiempo aproximado de la evaluacin: 30 min.

Seleccione la respuesta correcta 1. Estudia el intercambio de energa, los fundamentos del comportamiento fsico y qumico,

adems de los sistemas y como interaccionan con su entorno.

a. Trabajo termodinmico b. Calor c. Termodinmica

2. Es la cantidad de energa que fluye a travs de los lmites entre el sistema y el medio, como consecuencia de una diferencia de temperatura entre el sistema y el medio.

a. Trabajo termodinmico b. Calor c. Termodinmica

3. Se define como la suma de todas las formas de energa (energa cintica y potencial) de un sistema; se le asigna el smbolo U y se nombra como:

a. Energa interna b. Entropa c. Entalpa

4. Es la fuerza normal ejercida por un fluido por unidad de rea de la superficie. a. Temperatura b. Volumen c. Presin

5. Es aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno.

a. Proceso Isotrmico b. Proceso Adiabtico c. Proceso Isobrico

6. Es aquel proceso termodinmico que ocurre a presin constante. a. Proceso Isotrmico b. Proceso Adiabtico c. Proceso Isobrico

EVALUACIN DIAGNSTICA SOBRE CONCEPTOS BSICOS DE

EQUILIBRIO QUMICO

11

7. Magnitud que mide la parte de la energa que no puede utilizarse para producir un trabajo; es decir, el grado de desorden que poseen las molculas que integran un cuerpo,

o tambin el grado de irreversibilidad alcanzada despus de un proceso que implique

transformacin de energa.

a. Energa Interna b. Entropa c. Entalpa

8. Es la operacin de separar, comnmente mediante calor, los diferentes componentes lquidos de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullicin (temperaturas

de ebullicin) de cada una de las sustancias a separar.

a. Destilacin b. Adsorcin c. Absorcin

9. Es una magnitud de termodinmica simbolizada con la letra H, la variacin de sta expresa una medida de la cantidad de energa absorbida o cedida por un sistema

termodinmico, o, lo que es lo mismo, la cantidad de energa que tal sistema puede

intercambiar con su entorno.

a. Energa Interna b. Entalpa c. Entropa

10. Fenmeno que se verifica en cualquier reaccin reversible si no existe intervencin externa y en el cual se observa que las cantidades relativas de las sustancias que

intervienen en la reaccin, tanto los (reactivos como los productos) permanecen

constantes, en el cual las concentraciones de las sustancias participantes no cambian

con el tiempo.

a. Energa Interna b. Entropa c. Equilibrio Qumico

11. Expresa la masa por unidad de volumen; siendo sta una magnitud intensiva. a. Calor b. Trabajo c. Densidad

12. Es su acumulacin en una determinada superficie interfacial entre dos fases. El resultado es la formacin de una pelcula lquida o gaseosa en la superficie de un cuerpo slido o

lquido.

a. Lixiviacin b. Absorcin c. Adsorcin

13. Es aquel lmite para el cual el volumen de un lquido es igual al de una masa igual de vapor o, dicho de otro modo, en el cual las densidades del lquido y del vapor son iguales.

Si se miden las densidades del lquido y del vapor en funcin de la temperatura y se

representan los resultados, puede determinarse la temperatura crtica a partir del punto

de interseccin de ambas curvas. Temperatura y presin por encima de la cual no se

puede condensar un gas.

a. Punto critico b. Punto triple c. Temperatura de saturacin

14. Es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado slido, el estado lquido y el estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presin especficas.

a. Punto critico b. Punto triple

12

c. Temperatura de saturacin




Unidad de aprendizaje: Fecha:

Nombre(s) del alumno(s): Firma del

alumno:

Maestro: Firma del

maestro:

Este instrumento tiene como objetivo evaluar el conocimiento del alumno, es de carcter formativo y no tiene efecto en la calificacin final.

1. Para diferentes mezclas de nhexano(1) y nheptano(2), y suponiendo que se comportan

Como soluciones ideales, calclese:

1) La presin de saturacin y composiciones de vapor en equilibrio con un lquido de

x1=0.5 a 75C.

2) La presin de saturacin y composiciones de lquido en equilibrio con un vapor de

y1=0.2 a 180C.

3) La temperatura de ebullicin y composiciones del vapor en equilibrio con un lquido de

x1=0.7 a 700 mmHg .

4) La temperatura de condensacin y composiciones del lquido en equilibrio con un

vapor de y1=0.8 a 2 bar.

5) Las composiciones de vapor y lquido en equilibrio en que se escinde una mezcla de

x1=0.45 a 135 mmHg y 35C, y las proporciones de vapor y lquido formados. Y a 200

mmHg?

EJERCICIOS PRCTICOS. EVALUACIN FORMATIVA UNIDAD DE

APRENDIZAJE 1. TERMODINAMICA DEL EQUILIBRIO

13






alumno:

Maestro: Firma del

maestro:

Este instrumento tiene como objetivo evaluar el conocimiento del alumno, es de carcter formativo y no tiene efecto en la calificacin final.

Resuelva los siguientes problemas:

1. Se midieron las composiciones de las fases en equilibrio para el sistema metano / n-butano / n-decano a 280F y 3000 psia

Especie xi yi

Metano 0.5444 0.9140

n-

butano

0.0916 0.0512

n-

decano

0.3640 0.0348

Utilice la ecuacin de estado RK para predecir el volumen en cada fase, la densidad, los

coeficientes de fugacidad de la mezcla y la entalpia. Prediga los valores de K.

2. Para el propileno a 100F, utilcese la ecuacin de estado RK para estimar la fugacidad y el coeficiente de fugacidad del componente puro a:

a. 500 psia b. 100 psia


APRENDIZAJE 2. EQUILIBRIO ENTRE FASES A PARTIR DE

ECUACIONES DE ESTADO

14



Asignatura: Termodinmica para Ingeniera

Qumica Grupo:



alumno:

Maestro: Firma del

maestro:

Este cuestionario tiene como objetivo evaluar el conocimiento del alumno, es de carcter formativo y no tiene efecto en la calificacin final.

1. En una mezcla de vapor de CO2 e isobutano a 120C y 2.5 MPa. Calcule la fugacidad del

CO2 a travs de todo el rango de composiciones

a. Usando la ecuacin virial para mezclas

b. Usando la ecuacin de PR

c. Usando la ecuacin SRK

d. Usando la ecuacin RK

2. Para el sistema propano isopentano a 167F y 147 psia muestran que una muestra liquida con una fraccin molar de propano de 0.2900 est en equilibrio con vapor cuya

fraccin molar de propano es de 0.6650. Utilice la ecuacin RK para predecir:

a. Volumen molar de liquido y vapor en m3/kg b. Entalpias de liquido y vapor en KJ/kg c. Coeficientes de fugacidad para cada componente de liquido y vapor d. Los valores k de cada componente


APRENDIZAJE 3. SISTEMAS MULTICOMPONENTES

15



Asignatura: EQUILIBRIO QUIMICO Grupo:


alumno:

Maestro: Firma del

maestro:

Este cuestionario tiene como objetivo evaluar el conocimiento del alumno y representa el porcentaje de la calificacin acordado al inicio del curso. Tiempo aproximado de la evaluacin: 1 hora.

Definicin: Num. Concepto:

1. Es la presin que ejerce un gas en una mezcla gaseosa.

( ) Equilibro Qumico

2. Mezcla formada por dos componentes, con propiedades fsicas y qumicas uniformes

( ) Presin de Saturacin

3. Establece que la presin parcial de la especie en fase vapor es directamente proporcional a

su fraccin mol de la fase lquida.

( ) Equilibrio Heterogneo

4. Es una condicin esttica donde, con el tiempo, no ocurre cambio alguno en las

propiedades macroscpicas de un sistema, lo

cual implica un balance de todos los

potenciales que pueden ocasionar un

cambio.

( ) Equilibrio Homogneo

( ) Ley de Dalton/Raoult

5. Presin ejercida por su vapor cuando los estados lquido y gaseoso estn en equilibrio

dinmico.

( ) Presin Parcial

6. Es el menor nmero de constituyentes qumicos independientemente variables

necesarios y suficientes para expresar la

composicin de cada fase presente en

cualquier estado de equilibrio.

( ) Variables Intensivas

7. Es cualquier fraccin, incluyendo la totalidad, de un sistema que es fsicamente

homogneo en s mismo y unido por una

superficie que es mecnicamente separable

( ) Variables Extensivas

( ) Punto de Roco

( ) Punto de ebullicin

CUESTIONARIO SOBRE CLCULO DE GRADOS DE LIBERTAD

16

de cualquier otra fraccin.

8. Es el nmero de variables intensivas que pueden ser alteradas independientemente y

arbitrariamente sin provocar la desaparicin

o formacin de una nueva fase.

( ) Fases

9. La temperatura, presin, densidad y composicin se conocen como:

( ) Componentes

10. Temperatura a la que la presin de vapor del liquido, es igual a una atmosfera

( ) Grados de Libertad

II. Soluciona los siguientes problemas y coloca el procedimiento y resultado con tinta negra

(valor: 7 pts).

3. Suponiendo que la ley de Raoult es vlida realice los clculos siguientes para el sistema benceno(1)/tolueno(2):

Compuesto A B C

Benceno 13.7819 2726.81 217.572

Tolueno 13.9320 3056.96 217.625

a. Se conoce x1 = 0.33 y T = 100C, encuentre y1 = __________, P = _________________

b. Considere y1 = 0.33 y T = 100C, encuentre x1 = ____________, P = ________________

4. Una mezcla liquida de ciclohexano(1)/fenol(2), para la cual x1 = 0.6 est en equilibrio con su vapor a 144 C. Establezca la presin de equilibrio P y la composicin de vapor y1 de la

siguiente informacin:

Ln 1 = Ax22 Ln 2 = Ax12

P1sat = 75.20 kPa P2sat = 31.66 kPa La constante A = 2.771 0.00523T

17


NOMBRE DEL ALUMNO:

MATRICULA: FIRMA DEL ALUMNO:

PRODUCTO: FECHA:

MATERIA: CLAVE:

NOMBRE DEL MAESTRO: FIRMA DEL MAESTRO:

INSTRUCCIONES

Revisar las actividades que se solicitan y marque en los apartados SI cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marque NO. En la columna OBSERVACIONES indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cules son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario.

NOTA: Por cada problema se revisarn cada una de las caractersticas a cumplir.

Valor del

reactivo Caracterstica a cumplir (Reactivo)

CUMPLE OBSERVACIONES

SI NO

5%

Presentacin. El problemario cumple con los requisitos de:

a. Buena presentacin b. No tiene faltas de ortografa c. Mantiene orden de solucin de

problemas.

55%

Estructura del problemario. establece:

Formulas correspondientes,

Realiza despeje de la formula,

Coloca los datos necesarios,

Incluye unidades de medicin,

Especifica el resultado

30% Resultados. Los resultados son correctos

10%

Responsabilidad. Entreg el reporte en la fecha y hora sealada. (Plagio de informacin con otros compaeros 50%)

100% CALIFICACIN:

LISTA DE COTEJO PARA PROBLEMARIO SOBRE EL CLCULO

DE FRACCIONES MOLARES X, Y PRESENTES EN UN SISTEMA

18



Asignatura: Termodinmica para Ingeniera

Qumica Grupo:

Nombre de la prctica: Fecha:

Nombre(s) del alumno(s):

Firma(s) del

alumno(s):

Maestro: Firma del

maestro:

INSTRUCCIONES


NOTA: Por cada problema se revisarn cada una de las caractersticas a cumplir.

Valor del

reactivo Caracterstica a cumplir (Reactivo)


SI NO

10% Actitudes. Realiza la programacin de acuerdo a lo

indicado, manteniendo el orden y pulcritud.

5% Presentacin. Usa secuencia lgica de programacin

60% Aprendizajes. Se alcanzaron al 100% los resultados de

aprendizaje

10% Funcionalidad. Los valores de las incgnitas a determinar

son los correctos.

10% Habilidades. Trabaja en equipo.

5% Responsabilidad. Entreg las evidencias en la fecha y hora

sealada

100% CALIFICACIN:

GUA DE OBSERVACIN PARA PROGRAMACIN DE

CONCENTRACIN DE MEZCLAS BINARIAS

19





alumno:

Maestro: Firma del

maestro:

Este cuestionario tiene como objetivo evaluar el conocimiento del alumno y representa el porcentaje de la calificacin acordado al inicio del curso. Tiempo aproximado de la evaluacin: 80 minutos.

1. Una corriente de gas consiste de 90% mol de metano, 5% mol de etano, 3% mol de propano y 2% mol de n-butano. Esta corriente es calentada isotrmicamente a 233 K y

70 bar. Utilice el valor K para estimar la relacin L/F del balance de materia y cada una de

las composiciones lquidas xi.

2. Derive la frmula para fugacidad de acuerdo a la ecuacin de VW

3. Calcule la fugacidad del etano a 320 K y 70 bar usando: a. Cartas generalizadas b. La ecuacin de Peng-Robinson

CUESTIONARIO PARA PRUEBA ESCRITA SOBRE CLCULO DE

FUGACIDAD

20






Firma(s) del

alumno(s):

Maestro: Firma del

maestro:

INSTRUCCIONES


Valor del reactivo Caracterstica a cumplir

(reactivo)


SI NO

10% Puntualidad para iniciar y

concluir la prctica

20%

Presenta el diagrama del trabajo

experimental sobre el equipo de

compresin

20%

Durante el desarrollo de la

programacin.

a. Emplea materiales y equipo correctamente

30% b. Obtiene los clculos

esperados

20%

c. Realiza las anotaciones pertinentes en su hoja de

resultados

100% CALIFICACIN

GUA DE OBSERVACIN PARA CALCULO DE CONDICIONES DE

EQUILIBRIO

21






Firma(s) del

alumno(s):

Maestro: Firma del

maestro:

INSTRUCCIONES


Valor del

reactivo Caracterstica a cumplir (reactivo)


SI NO

15%

El reporte cumple con los requisitos

de:

a) Buena presentacin b) No tiene faltas de ortografa c) Maneja el lenguaje tcnico

apropiado

5%

El reporte contiene:

Portada (Ttulo),

Objetivo

Introduccin,

Metodologa y formulas correspondientes,

Resultados,

Conclusiones,

Referencias bibliogrficas.

15%

Metodologa.

Presenta el diagrama de desarrollo

experimental.

40% Resultados.

Presenta resultados y sustenta con

LISTA DE COTEJO PARA CALCULO DE CONCENTRACIONES DE

ESPECIES EN SOLUCIN

22

clculos

15%

Conclusiones.

Las conclusiones son claras y acordes

con el objetivo esperado

10%

Responsabilidad.

Entreg el reporte en la fecha y hora

sealada.

100% CALIFICACIN

23





alumno:

Maestro: Firma del

maestro:

Este cuestionario tiene como objetivo evaluar el conocimiento del alumno y representa el porcentaje de la calificacin acordado al inicio del curso. Tiempo aproximado de la evaluacin: 80 minutos.

1. El sistema acetona(1) + metanol(2) es representado por la ecuacin de Margules

de un trmino usando A = 0.605 a 50C

a. Cul es la presin en el punto de burbuja para la mezcla equimolar a 50C

b. Cul es la presin en el punto de roco para la mezcla equimolar a 50C

c. Cul es la temperatura en el punto de burbuja para la mezcla equimolar a

760 mmmHg

d. Cul es la temperatura en el punto de roco a 760 mmHg

2. Las operaciones de flash son fundamentales para el proceso de separacin. Un

proceso de simulacin completo consiste de los clculos de flash consecutivos.

Utilice la ecuacin UNIFAC para determinar la temperatura a la cual se vaporiza el

20% de alimentacin de la mezcla liquida equimolar de n-pentano y acetona a 760

mmHg.

CUESTIONARIO SOBRE CLCULO DE PROPIEDADES MOLARES

PARCIALES

24




Nombre de la proyecto: Fecha:


Firma(s) del

alumno(s):

Maestro: Firma del

maestro:

INSTRUCCIONES


Valor del reactivo Caracterstica a cumplir

(reactivo)


SI NO

10% Puntualidad para iniciar y

concluir la prctica.

10% Utiliza el software adecuado

para resolver el sistema.

15% Usa los datos necesarios para la

programacin

15%

a. Utiliza las ecuaciones especificas para el sistema

en cuestin

15% b. Registra cada una de las

ecuaciones

15% c. Se verifica la secuencia de

programacin.

20% Obtiene los resultados.

100% CALIFICACIN

GUA DE OBSERVACIN PARA PROGRAMACIN DE MODELOS

TERMODINMICOS

25






Firma(s) del

alumno(s):

Maestro: Firma del

maestro:

INSTRUCCIONES


Valor del reactivo

Caracterstica a cumplir (Reactivo) CUMPLE

OBSERVACIONES

SI NO

5%

Presentacin. El proyecto cumple con los requisitos de:

d. Buena presentacin e. No tiene faltas de ortografa f. Maneja el lenguaje tcnico

apropiado.

5%

Estructura del proyecto. Contiene:

Portada (Ttulo),

ndice del contenido,

Introduccin,

Desarrollo (redaccin del informe),

Indicadores de resultados,

Conclusiones,

Fuentes bibliogrficas.

5% Introduccin y Objetivo. La introduccin y el objetivo dan una idea clara sobre el desarrollo del producto.

10%

Sustento Terico. Presenta referencias bibliogrficas sobre el desarrollo del producto y la estructura del desarrollo del producto

LISTA DE COTEJO. PROYECTO CLCULO DE TRABAJO EN UN

SISTEMA EN FLUJO

26

30%

Desarrollo. Sigue una metodologa y sustenta todos los pasos que se realizaron, incluyendo los datos de simulacin.

30% Resultados. Cumpli totalmente con el objetivo esperado

10% Conclusiones. Las conclusiones son claras y acordes con el objetivo esperado

5%

Responsabilidad. Entreg el reporte en la fecha y hora sealada. (Plagio de informacin con otros compaeros 50%)

100% CALIFICACIN:

27

GLOSARIO

Azetropos: Son mezclas liquidas que exhiben temperaturas de ebullicin mximas o mnimas y que

corresponden respectivamente a desviaciones negativas o positivas de la ley de Raoult.

Equilibrio de Fases: Establece la ausencia de cualquier transferencia neta de una o ms especies

qumicas de una fase a otra en un sistema multifsico.

Equilibrio Qumico: Una mezcla de sustancias se encuentra en equilibrio si no hay tendencia neta a

que tenga lugar ninguna reaccin qumica.

Equilibrio Trmico: Requiere que la temperatura sea uniforme en todo el sistema.

Equilibrio termodinmico: Es un sistema que no es capaz de experimentar un cambio finito del

estado de su medio ambiente.

Gas Ideal: Es la relacin de las propiedades de los gases entre la Presin, volumen y su

correspondiente constante de los gases, temperatura y numero de moles.

Ley de Dalton: Se aplica para la fase vapor a bajas presiones donde P es la presin total e y1 la

fraccin molar en la fase vapor. i

s

i

i xP

Py

Ley de Raoult: Es la relacin entre la constante de proporcionalidad de la presin de vapor de la

especie pura Ps, a la temperatura del sistema. is

ii xPP

Mezclas Binarias: Son mezclas vapor liquido o liquido liquido de componentes A y B cuyas variables independientes son Temperatura y Presin.

Punto de Burbuja: Se obtiene cuando un lquido subenfriado de composicin Xa y temperatura T0, se

calienta hasta T1, se producir la primera burbuja de composicin Ya.

Punto de Roco: Un vapor sobrecalentado de composicin Ya y temperatura T2 condensar hasta

enfriarse a T1, siendo Xa la composicin de la primera gota de lquido.

Selectividad Relativa: Se emplea para el caso liquido liquido y se tiene la relacin DjDiij KK /

Solucin ideal: Es una norma con la cual resulta posible comparar el comportamiento de la solucin

real.

Volatilidad Relativa: Se emplea en el caso vapor liquido en donde tiene la relacin jiij KK /

28

BIBLIOGRAFA

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Introductory Chemical Engineering Thermodynamics

J. Richard Elliott / Carl T. Lira

2010

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Estados Unidos de Amrica, 2010

968-444-379-X

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E. J. Henley, J. D. Seader

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Editorial Revert

Mxico 2003

968-6708-28-6

Introduccin a la termodinmica en Ingeniera Qumica

J. M. Smith, H. C. Van Ness, M. M. Abbott

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Mc Graw Hill

Mxico 2008

970-10-6147-0

Complementaria

Molecular Thermodynamics of fluid - phase equilibria

Jhon M. Prausnitz, Ruedinger N. Lichtenthaner

2007

Prentice Hall

Estados Unidos de Amrica, 2007

0-13-599564-7

Introduccin a los procesos Qumicos, principios, anlisis y sntesis

Regina M. Murphy

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Mc Graw Hill

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970-10-6199-3

Fundamentos de Termodinmica Tcnica.

M. J. Moran, H. N. Shapiro

1998

Editorial Revert, S. A.

Barcelona

84-291-4171-5

Documents

Aprobado Manual de Equilibrio Quimico Para Ingeniería Química