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10.2: EOS Cúbicos Modernos

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    En este punto, tenemos un par de comentarios sobre el comportamiento cúbico que la obra pionera de VdW introdujo en el campo de las ecuaciones de estado. Primero, podemos decir que el comportamiento cúbico de VdW es cualitativamente razonable; y segundo, podemos decir que es capaz de describir la continuidad entre líquido y vapor. Sin embargo, se ha demostrado que la EOS cúbica VdW no es cuantitativamente adecuada para la mayoría de los propósitos de ingeniería. Ciertamente, arroja errores inaceptables para la predicción cuantitativa de densidades y cualquier otra propiedad termodinámica relacionada. No obstante, todo el desarrollo en el campo del comportamiento de fase que se ha logrado hoy en día se debe al trabajo de van der Waals. Si bien su propia ecuación rara vez se usa por su falta de precisión, sus principios siguen siendo los cimientos de los desarrollos actuales. Los conceptos de vDw fueron tan alcanzables que ganó el Premio Nobel por su ecuación.

    Lo cierto es que el logro de van der Waals en 1873 desencadenó un tremendo esfuerzo entre los científicos para hacer modificaciones a su EOS que eliminarían de ella grandes desacuerdos con los datos experimentales. Este esfuerzo aún no ha cesado hoy y no es probable que se detenga en un futuro próximo. Gran parte de este esfuerzo se ha centrado en cómo modelar mejor el atractivo parámetro “a” y el término repulsivo “b”, con la esperanza de que podamos obtener mejores predicciones cuantitativas. Naturalmente, la naturaleza cúbica cualitativa de la EOS original de VdW siempre se conserva y, por lo tanto, todos los refinamientos posteriores pertenecen a la misma familia de ecuaciones de estado de Van-der-Waals Modificadas. Nos referimos a VdW EOS y a todos sus descendientes como ecuaciones cúbicas de estado, porque, como hemos dicho, toman una forma cúbica cuando se expresan en términos de volumen o factor de compresibilidad y son explícitas en presión.

    Es justo afirmar que la EOS cúbica moderna comenzó a marcar la diferencia cuando se introdujo una dependencia de la temperatura al atractivo parámetro “a”. Curiosamente, van der Waals estaba convencido de que los parámetros “a” (e incluso “b”) de su ecuación de estado no eran necesariamente constantes y sugería que, efectivamente, se podía encontrar alguna dependencia de la temperatura. Una discusión muy interesante sobre esto, del propio van der Waals, se encuentra en el discurso de conferencia que ofreció durante su aceptación del Premio Nobel de Física, en 1910, por su trabajo sobre la continuidad del vapor y el líquido. Este discurso y la biografía de este gran físico, Johannes Diderik van der Waals (1837-1923), se pueden encontrar en los recursos web de la organización del Premio Nobel.

    Los EOS cúbicos más populares, cuyo tiempo ha demostrado ser más confiable, son:

    • Redlich-Kwong EOS,
    • Soave-Redlich-Kwong EOS (muy popular entre los ingenieros químicos),
    • Peng-Robinson EOS (muy popular entre los ingenieros de petróleo y gas natural).

    Ten en cuenta que, una vez que tengas una EOS, puedes derivar prácticamente cualquier propiedad del fluido.

    Colaboradores y Atribuciones

    •  Michael Adewumi (The Pennsylvania State University) Vice Provost for Global Program, Professor of Petroleum and Natural Gas Engineering

    This page titled 10.2: EOS Cúbicos Modernos is shared under a CC BY-NC-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Michael Adewumi (John A. Dutton: e-Education Institute) via source content that was edited to the style and standards of the LibreTexts platform; a detailed edit history is available upon request.