Tesis profesional presentada por

Luis Eugenio Casado Navarro Adriana Estela Vallejo Alegría

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: M.C. Alejandra Alarcón García
Vocal y Director: Ing. Rocio del Carmen Chavela Guerra
Secretario: Mtro. Luis Gabriel Ríos Casas

Cholula, Puebla, México a 15 de mayo de 2004.

Resumen

En ocasiones, el lenguaje de la Termodinámica es demasiado abstracto y no tiene una interpretación obvia para los estudiantes, que muchas veces requieren de algo más tangible para la comprensión de sus conceptos. En el caso del equilibrio líquido-vapor (ELV) de mezclas binarias, los diagramas 3-D tienen la habilidad de transferir información sobre propiedades termodinámicas como los son la fugacidad, los coeficientes de actividad y otros que se desprenden de los criterios para el equilibrio de fases.

El objetivo principal de este trabajo, fue diseñar y programar el Software Educativo de Equilibrio Líquido-Vapor (SELV) para facilitar el aprendizaje de los conceptos antes mencionados por medio de gráficos, donde el usuario seleccione el tipo de mezcla que desea estudiar, así como las proyecciones y superficies 3-D que desea obtener. Se propusieron cuatro mezclas binarias, cada una ejemplificando un caso diferente: una mezcla ideal que cumpla con la ley de Raoult, una mezcla ideal desviada de la ley de Raoult en la fase líquida, una mezcla no ideal con máximo azeotrópico y una mezcla no ideal con mínimo azeotrópico. Las bases de datos necesarias fueron generadas utilizando un simulador de procesos, validando los métodos de predicción para cada mezcla con datos experimentales; estas bases fueron exportadas a Excel y graficadas en Matlab 6.0.

Finalmente, se desarrolló el programa SELV cuya interfaz de menús y ventanas permite graficar diagramas 2-D y ver animaciones de las superficies 3-D generadas. Dentro de las superficies más importantes que se construyeron, se encuentran gráficos tridimensionales de mezclas azeotrópicas así como diagramas HSxy y UVxy de todas las mezclas binarias estudiadas. SELV ofrece la posibilidad de estudiar el ELV a través de gráficos e imágenes, dando la oportunidad a estudiantes de ingeniería química de asociarlas con los conceptos termodinámicos de los que provienen.

Índice de contenido

Agradecimientos (archivo pdf, 17 kb)

Capítulo 1. Introducción (archivo pdf, 12 kb)

Capítulo 2. Objetivos (archivo pdf, 18 kb)

Capítulo 3. Revisión bibliográfica (archivo pdf, 43 kb)

  • 3.1 El equilibrio líquido-vapor
  • 3.2 Visual Basic for Applications (VBA)

Capítulo 4. Plan de investigación (archivo pdf, 13 kb)

  • 4.1 Revisión bibliográfica
  • 4.2 Selección de las mezclas binarias
  • 4.3 Validación del método de predicción de propiedades
  • 4.4 Obtención de la base de datos
  • 4.5 Conformación de las bases de datos
  • 4.6 Construcción de las gráficas 3-D
  • 4.7 Desarrollo del Software Educativo de Equilibrio Líquido-Vapor (SELV)
  • 4.8 Redacción del manual del usuario del programa SELV

Capítulo 5. Materiales y métodos (archivo pdf, 685 kb)

  • 5.1 Selección de las mezclas
  • 5.2 Validación del método de predicción de propiedades a partir de datos experimentales
  • 5.3 Simulación con Aspen
  • 5.4 Conformación de la base de datos en Excel
  • 5.5 Graficación con Matlab
  • 5.6 Programación de la interfaz

Capítulo 6. Análisis y discusión de resultados (archivo pdf, 400 kb)

  • 6.1 Análisis de las superficies 3-D
  • 6.2 Problemas de simulación y graficación
  • 6.3 Objetivos, alcances y resultados de la interfaz
  • 6.4 Problemas de programación con VBA

Capítulo 7. Conclusiones y recomendaciones (archivo pdf, 21 kb)

  • 7.1 Conclusiones
  • 7.2 Recomendaciones

Capítulo 8. Nomenclatura (archivo pdf, 19 kb)

Referencias (archivo pdf, 13 kb)

Apéndice A. Criterios de simulación (archivo pdf, 91 kb)

Apéndice B. Superficies 3-D (archivo pdf, 776 kb)

Apéndice C. Manual del usuario de la interfaz (archivo pdf, 39 kb)

Casado Navarro, L. E., Vallejo Alegría, A. E. 2004. Diseño de un software para el estudio de mezclas binarias en equilibrio líquido-vapor por medio de superficies 3D y sus proyecciones 2D. Tesis Licenciatura. Ingeniería Química con área en Ingeniería de Procesos. Departamento de Ingeniería Química y Alimentos, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2004.