12.2: Tipos de problemas de VLE
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En un problema típico de coexistencia de líquido y vapor, generalmente se nos exige conocer uno o más de los siguientes:
- Los límites de fase,
- La extensión de cada fase,
- La calidad de cada fase.
El énfasis principal está en la predicción cuantitativa de lo anterior. Estos tres representan los tres tipos básicos de problemas VLE. A continuación se da una descripción más detallada de cada uno de ellos.
- Problema de determinación de límites de fase
Este tipo de problemas son ya sea un cálculo de punto de burbuja o de punto de rocio. Se establecen matemáticamente de la siguiente manera:
- Cálculo del punto de burbuja T: Dada la composición líquida (x i) y la presión (P), determinar la temperatura de equilibrio (T),
- Cálculo del punto de burbuja P: Dada la composición líquida (x i) y la temperatura (T), determinar la presión de equilibrio (P),
- Cálculo T del punto de rocio: Dada la composición de vapor (y i) y la presión (P), determinar la temperatura de equilibrio (T),
- Cálculo del punto de rocio P: Dada la composición de vapor (y i) y la temperatura (T), determinan la presión de equilibrio (P).
- Determinación de la cantidad de fase relativa
En este tipo de problemas, se da la composición general (z i), presión (P) y temperatura (T), y se requiere la extensión de las fases (fracciones molares de gas y líquido).
- Determinación de Calidad de Fase
En este tipo de problemas, se da la composición general (z i), presión (P) y temperatura (T), y se requiere la composición de las fases líquida y vapor.
Los problemas de los tipos 2 y 3 se denominan colectivamente problemas de cálculo flash. Los tres son problemas que encontramos en las operaciones de producción como ingenieros petroleros. Nuestro enfoque ahora está en resolver este tipo de problemas. Queremos utilizar un enfoque predictivo para hacerlo. Es decir, queremos utilizar modelos matemáticos —el enfoque más económico y conveniente— para lograr la tarea.
Una de las suposiciones que estamos haciendo aquí es la del equilibrio. Suponemos que en todo momento, vapor y líquido que están coexistiendo juntos están en equilibrio. ¿Están realmente en equilibrio? ¡No! Sin embargo, el estado de knolwedge actual nos obliga a asumir el equilibrio para poder proceder.
Colaboradores y Atribuciones
Michael Adewumi (The Pennsylvania State University) Vice Provost for Global Program, Professor of Petroleum and Natural Gas Engineering