Tesis profesional presentada por
Licenciatura en Ingeniería Química con área en Ingeniería de Procesos. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos. Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla.
Jurado Calificador
Presidente: Dr. Raúl Guillermo Fonseca
Sandoval
Secretario y Director: Mtro. Luis Gabriel
Ríos Casas
Vocal: Ing. Rocio del Carmen Chavela Guerra
Cholula, Puebla, México a 25 de abril de 2003.
Los procesos industriales requieren frecuentemente mucha energía, en especial aquellos de separación. Los requerimientos energéticos son determinados por la aplicación de la primera ley de la termodinámica. La estimación del mínimo de energía necesario puede ser hecha a partir de los balances de entropía.
El equilibrio de fases es expresado en términos de la constante de equilibrio de líquido-vapor conocida como K, la cual es formulada a partir de la fugacidad y coeficiente de actividad.
Para procesos de separación que involucran una mezcla ideal de gases y una solución líquida ideal, todas las propiedades termodinámicas necesarias pueden ser estimadas simplemente de la ley de gases ideales, una ecuación de capacidad calorífica, una ecuación de presión de vapor y una ecuación para la densidad de líquido como función de la temperatura.
Para mezclas de vapor y líquidos no ideales que contienen componentes no polares, se puede hacer uso de ecuaciones de estado; tales como S-R-K o P-R, para calcular la densidad, entalpía, entropía, coeficientes de fugacidad y valores de K.
Para soluciones de líquido no ideales que contengan compuestos no polares y/o polares, los modelos de energía libre tales como Margules, van Laar, Wilson, NRTL, UNIQUAC y UNIFAC pueden ser utilizados para estimar los coeficientes de actividad, volumen y entalpía de mezclado, entropía de exceso de mezclado y los valores de K.
Los simuladores de procesos son paquetes que hacen uso de estos principios para generar algoritmos robustos para la predicción de propiedades, así como para módulos de operaciones y procesos unitarios. Estos programas son herramientas poderosas en la realización de estas tareas, pero tienen la desventaja de tener un alto costo.
En el aprovechamiento máximo de los recursos que provee un simulador es primordial el entendimiento de los procesos que se llevan a cabo en él, y por ello es recomendable la generación de software por los estudiantes que hacen uso de él.
Existe un sinnúmero de paquetes comerciales que pueden ayudar en la realización de esta tarea, sin embargo se considera a las hojas de cálculo como la mejor herramienta para ello.
Las hojas de cálculo son herramientas computacionales muy populares debido a que los cálculos basados en tablas simplifican el desarrollo de programas, así como su depuración. El uso de rangos con nombre y etiquetas mejora la lectura de las fórmulas, se pueden manipular matrices y se pueden utilizar macros para crear ciclos y otras necesidades de programación de alto nivel.
En el presente proyecto se hizo uso de Excel y Visual Basic for Applications para la generación de software de predicción de propiedades de compuestos puros, mezclas binarias y multicomponentes, a partir de algoritmos conocidos.
A partir de este análisis fue posible conocer a fondo las limitaciones de los métodos de propiedades, así como la solución tentativa a estas limitaciones.
Agradecimientos (archivo pdf, 69 kb)
Introducción (archivo pdf, 72 kb)
Objetivo general (archivo pdf, 68 kb)
Capítulo 1. Propiedades termodinámicas (archivo pdf, 67 kb)
Capítulo 2. Balances de energía y entropía (archivo pdf, 165 kb)
Capítulo 3. Equilibrio de fases (archivo pdf, 141 kb)
Capítulo 4. Modelo de solución de gas ideal y líquido ideal (archivo pdf, 87 kb)
Capítulo 5. Modelo de propiedades termodinámicas no ideales (archivo pdf, 122 kb)
Capítulo 6. Modelos de coeficiente de actividad (archivo pdf, 49 kb)
Capítulo 7. El rol de las computadoras (archivo pdf, 86 kb)
Capítulo 8. La elección de un lenguaje de programación (archivo pdf, 58 kb)
Capítulo 9. ¿Por qué excel? (archivo pdf, 91 kb)
Capítulo 10. ¿Qué es visual basic for applications? (archivo pdf, 84 kb)
Capítulo 11. Técnicas en el manejo de excel (archivo pdf, 124 kb)
Capítulo 12. Macros y visual basic (archivo pdf, 72 kb)
Capítulo 13. Banco de datos (archivo pdf, 54 kb)
Capítulo 14. BUSCARV: Búsqueda en Banco de Datos (archivo pdf, 81 kb)
Capítulo 15. Software desarrollado (archivo pdf, 615 kb)
Capítulo 16. Conclusiones (archivo pdf, 96 kb)
Capítulo 17. Recomendaciones (archivo pdf, 67 kb)
Camacho Camacho, I. 2003. Desarrollo de software para predicción de propiedades termodinámicas de compuestos puros, mezclas binarias y multicomponentes en fase homogénea y heterogénea haciendo uso de microsoft excel y visual basic for applications. Tesis Licenciatura. Ingeniería Química con área en Ingeniería de Procesos. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Abril. Derechos Reservados © 2003.