optimizacion

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS
ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA PETROQUÍMICA
SIMULACION Y OPTIMIZACION
DIAGRAMAS TERNARIAS
[TRABAJO]
PRESENTADO POR:
YORDY QUECAÑO QUISPE / 131630
DOCENTE: ING. URIEL FERNANDEZ BERNALOA
CUSCO-PERÚ
2019
INTRODUCCION
Los diagramas ternarios representan sistemas de tres componentes y se presentan
convenientemente como diagramas triangulares donde cada lado corresponde a un sistema binario
individual. Sin embargo, en tres dimensiones, el diagrama es más complejo con superficies
emergentes en lugar de líneas como en el sistema binario. Una explicación de la interpretación de
composiciones a partir de diagramas ternarios. Cada borde del diagrama ternario entre pares de
miembros finales es un sistema binario en sí mismo, al igual que una sección vertical entre dos
fases compatibles, y tiene todas las propiedades normales de un sistema binario. Además, los
componentes pueden participar para proporcionar fases ternarias o de tres componentes donde la
contribución fraccional de todos los componentes debe sumarse a la unidad, una fase con la
composición ABC. En el diagrama, esta composición se puede arreglar de varias maneras, pero la
forma más simple y a menudo más conveniente es trazar la composición usando porcentajes de
solo dos de los componentes; el tercero se arregla automáticamente por la geometría del diagrama.
Se puede ver que las fases ternarias se encuentran dentro del límite del diagrama, ilustrando la
contribución de cada uno de los componentes en la composición de la fase.
Ilustración 1.Diagrama Ternario .
DESARROLLO
1.1. CARACTERÍSTICAS DE UNA DIAGRAMA TERNARIO
Las características de un diagrama de fase ternario para un sistema que forma un líquido y un vapor
a temperatura y presión fijas:

Las mezclas con composiciones generales que se encuentran dentro de la curva binodal se
dividirán en líquido y vapor.

Las líneas de unión conectan las composiciones de las fases líquida y de vapor en
equilibrio.

Cualquier mezcla con una composición general a lo largo de una línea de unión da las
mismas composiciones líquidas y de vapor.

Solo las cantidades de líquido y vapor cambian a medida que la composición general
cambia del lado líquido de la curva binodal al lado de vapor.

Si las fracciones molares del componente i en el líquido, el vapor y la mezcla general son
xi, yi y zi, la fracción de los moles totales en la mezcla en la fase líquida viene dada por:
1.2. INFORMACIÓN QUE BRINDA UN DIAGRAMA TERNARIO
Son diagramas que están en equilibrio, entre las diversas fases que se forman entre tres
componentes, en función de temperatura. Normalmente, la presión no es una variable viable en
construcción del diagrama de fase ternario, y es por lo tanto, que se mantiene constante a 1 atm.
Los diagramas ternarios representan el porcentaje relativo de tres componentes. Esos componentes
pueden ser cualquiera; por ejemplo, tres minerales, tres elementos, tres tamaños de clases; donde
el único requerimiento es que los tres componentes tienen que sumar un 100%.
Los campos de fase en los diagramas indican las fases presentes en equilibrio para el dado
diagrama, dentro de cada sección. Sin embargo, no entregan información sobre la composición de
cada fase presente, ni acerca de las cantidades de cada una de ellas.
Los puntos situados en las líneas que configuran los lados del triángulo indican que en la
composición total sólo hay dos de los tres componentes: aquéllos que son los vértices del Diagrama
binario al que pertenezca el punto.
1.3. PARA QUE SIRVE:

Diagramas ternarios se usa en procesos de extracción líquido-líquido.

Las líneas de reparto permiten hallar la composición de las soluciones conjugadas en
equilibrio termodinámico a una temperatura dada.

Muestran la solubilidad de los componentes que tiene el diagrama.

Son útiles para estudiar la cristalización de una aleación líquida a medida que ésta se enfría.

Hay algunos usos diferentes para los gráficos ternarios, una de ellas es encontrar
correlaciones entre tres variables, otro uso es para la clasificación que se realiza dividiendo
las áreas del gráfico en diferentes categorías.
1.4. CURVAS RESIDUALES
las curvas de residuos siempre terminan en puntos estables singulares, sin importar si son
componentes puros o azeótropos. Muestran el gradiente de concentración por evaporación abierta
y pueden ser expresado por el siguiente:
La posibilidad de integrarse en ambas direcciones permite el cálculo de una curva residual a partir
de cualquier inicial concentración. La descripción de una curvatura desconocida con valores
iniciales conocidos con la ayuda de una ecuación diferencial asume una función explícita que
puede calcular el estado del sistema más adelante fecha del estado actual. Aquí, el enfoque que
sigue a Runge-Kutta-Gill como cuarto orden se aplica el método Runge-Kutta. Se conoce como
numéricamente estable y conduce a una buena descripción de la curvatura.
Ilustración 2.Curva residual de destilacion
Una curva de residuo estándar es un diagrama de composición del líquido del residuo de la caldera
ya que la mezcla se hierve continuamente sin reflujo. Como puede imaginar, la mezcla se volverá
más pesada con el tiempo, ya que los componentes más ligeros se evaporan. Esto es importante
porque las curvas de residuos son una aproximación al perfil de composición líquida en una
columna de destilación operada a reflujo total.
1.4.1. Ventajas
Las curvas de residuos se pueden usar para determinar qué separaciones son posibles con una
columna de destilación independiente de cuántas etapas se requieren y cuánta energía se consume.
Además, las curvas de residuos son matemáticamente mucho más fáciles de trabajar y pueden
proporcionar una gran cantidad de información sobre la separación de una mezcla.
Por ejemplo, considere la mezcla de metanol, etanol y n-propanol. Esta mezcla no forma
azeótropos y es razonablemente ideal. Las curvas de residuos para la mezcla tienen dos puntos
finales: uno en el vértice de metanol y el otro en el vértice de n-propanol. Si seleccionó algún punto
a lo largo de una curva de residuos como composición inicial para el hervidor de agua hirviendo,
entonces, a medida que el material más ligero se evapora, la composición del hervidor
permanecería en la misma curva y eventualmente convergería en el vértice n-propanol.
1.5. AZEOTROPO HOMOGENEO
Azeotrópica homogénea son sensibles a la presión se pueden separar usando destilación por
oscilación de presión, que utiliza dos o más columnas de destilación que operan a diferentes
presiones junto con estrategias de reciclaje apropiadas para lograr la separación deseada. Sin
embargo, si el cambio en la composición del azeótropo es pequeño, la secuencia de destilación de
oscilación de presión tendrá caudales de reciclaje muy grandes, lo que dará como resultado un
proceso poco económico. Para algunas mezclas, la separación en función del reflujo pasa por un
máximo.
En algunos casos, lograr las mismas especificaciones con un mayor número de bandejas requiere
un reflujo mayor. A veces, la única separación factible produce el componente intermedio como
un destilado puro, mientras que el producto de fondo contiene los componentes ligeros y pesados.
A veces, la única separación factible produce el componente intermedio como un producto de
fondo puro, mientras que el destilado contiene los componentes ligeros y pesados.
Para un azeótropo de ebullición mínimo, las reglas de selección de arrastre existentes y conflictivas
establecen que se debe usar un componente que no introduzca límites de destilación entre los
componentes azeotrópicos, y un componente de ebullición bajo o alto que no introduzca azeótropo
adicional. o un componente que introduce nuevos azeótropos de ebullición mínima.
1.5.1. VENTAJAS

Puede separar sistemas azeotrópicos y de ebullición cerrada que no se pueden separar con
una simple destilación.
1.5.2. DESVENTAJAS

La simulación y el diseño de columnas es muy difícil.

La destilación azeotrópica homogénea no se usa comúnmente porque es muy compleja.
1.6. AZEOTROPO HETEROGENEO
Se usa generalmente para separar mezclas no ideales. Esta técnica utiliza un agente de arrastre
(agente separador de líquidos) para formar un azeótropo ternario con temperatura mínima de
ebullición. Además, la presencia de este dispositivo debe crear una zona de demisión que permita
superar las fronteras tradicionales de destilación. La posible existencia de múltiples estados
estables en dicho sistema, columnas como estas pueden ser extremadamente difícil de simular y
operar.
Muchos sistemas heterogéneos de destilación azeotrópica muestran una sensibilidad muy alta a
pequeños cambios en las condiciones o requisitos de funcionamiento. Por mencionar solo algunos;

Pequeños cambios en las especificaciones de pureza de los productos de fondo pueden
afectar significativamente el perfil de temperatura de la columna y los requisitos de
arrastre.

Pequeños cambios en la relación de reflujo pueden cambiar drásticamente el perfil de
temperatura.

Pequeñas fluctuaciones en la presión pueden mover la composición superior fuera de la
región heterogénea, causando así la falla de la columna.

Pequeñas pérdidas de la interfaz del decantador pueden hacer que la secuencia completa
de la columna se apague.
La destilación azeotrópica heterogénea se utiliza en las industrias de procesamiento químico para
separar los sistemas azeotrópicos o de ebullición cerrada. Este tipo de destilación se puede utilizar
como una alternativa a la destilación extractiva, la destilación de oscilación de presión o la
destilación azeotrópica homogénea.
1.6.1. VENTAJAS

Sistemas de auto-entrenamiento posibles.
1.6.2. DESVENTAJAS

La simulación y el diseño de columnas es difícil.

Grandes tasas de reciclaje.
1.7. CONCLUCIONES
La construcción del diagrama de fase ternario es el mejor enfoque para estudiar todos los tipos de
formulaciones. Proporciona la base científica para la detección de diferentes componentes de
formulación y determinación de condiciones óptimas para existencia de equilibrio.
Un diagrama ternario de equilibrio proporciona las fases presentes en diferentes valores de
variables termodinámicas intensivas (por ejemplo, temperatura, presión, etc.), su grado de libertad
se rige por la regla de fase de Gibbs.
Generalmente, el diagrama de fase ternario se toma a una temperatura única y en lugar de un
prisma triangular, vemos una sección que es un triángulo, que muestra diferentes fases a esa
temperatura.
La curva de residuos es una herramienta para comprender mejor el diseño y el funcionamiento de
las columnas de destilación, especialmente cuando la mezcla es azeotrópica.
Un diagrama de fase ternario emplea el sistema de coordenadas barcéntricas en oposición al
sistema cartesiano en los diagramas de fase binarios.
BIBLIOGRAFIA
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Atkins, R. Química Física
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