explicacion de ponchon savarit

1. TRANSFERENCIA DE MASA II
Métodos para calcular parámetros de
separación en sistemas binarios
María del Rosario Caicedo Realpe, Ing. Química, M. Sc.
e-mail: rcaicedo@udea.edu.co, Of. 18 - 411

2. Método de Ponchon - Savarit
Característica
Riguroso, pero requiere de información detallada sobre las
entalpías

3. Desarrollo de método de Ponchon - Savarit
Zona de enriquecimiento (condensador total)
Balance global de materia
Vn++1 = Ln + D (1)
Balance del componente más liviano
yn+1 Vn+1 = xn Ln + yD D (2)
Balance de entalpía global
Vn+1 HVn+1 = Ln HL n + D HD + QD (3)
(Considerando pérdidas despreciables)
Sea Q’ = (D HD + QD) / D (4)
D, yD
Lo, x0
1
2
n
V1,
y1
L1, x1
L2, x2
Ln , xn
V2, y2
Vn, yn
Vn+1, yn+1
QD

4. A partir de las ecuaciones (3) y (4):
Vn+1 HVn+1 - Ln HL n = D Q’ (5) (D Q’ cte)
Sustituyendo el valor de D de la ecuación (1) en (2) y (5), y
despejando Ln / Vn+1 (relación de reflujo interno) se tiene:
Ln / Vn+1 = (yD - yn+1) / (yD - xn) = (Q’ - Hvn+1) / (Q’ - HLn) (6)
La ecuación (6) representa una línea recta en el diagrama entalpía-
composición, Hxy. La línea recta pasará por los puntos (xn, HLn), (yn+1,
Hvn+1) y (yD, Q’). El punto (yD, Q’) se denomina punto de diferencia y se
simboliza con ∆D. En el diagrama x,y la ec. (6) permite graficar la
curva de operación para la zona de enriquecimiento

5. Representación gráfica de la zona de enriquecimiento
Evaluando la ec. (6) y la ec.(1) en n = 0:
L0 / V1 = (yD - y1) / (yD - x0)
= (Q’ - Hv1) / (Q’ - HLo) (7)
V1 =Lo + D (8)
Sustituyendo (8) en (7):
Lo / D = (Q’ - Hv1) / (Hv1 - HLo) (9)
entonces,
R = (Q’ - Hv1) / (Hv1 - HLo)
(10)
H
x, y
Hv vs..y
HL vs. x
x
y
12
3
∆D
Pendiente
Ln / Vn+1
Q’
yD = x0

6. Zona de despojamiento (rehervidor parcial)
Balance global de materia
LN-3 = VN-2 + W
(11)
Balance del componente más
liviano
xN-3 LN-3 = yN-2 VN-2 + xW W (12)
Balance de entalpía global
LN-3 HLN-3 + QW = VN-2 HVn-2 + W HW
(13)
(Considerando pérdidas despreciables)
Sea Q’’ = (W H - Q ) / W (14)
W, xW
LN-3 , xN-3
N-2
N-1
N
VN-2, yN-2
LN-2, xN-2
LN-1, xN-1
LN , xN
VN-1, yN-1
VN, yN
Vn+1, yn+1
QW

7. A partir de las ecuaciones (13) y (14) se obtiene:
LN-3 HLN-3 - VN-2 HVn-2 = W Q’’ (15) (W Q’’
cte)
Sustituyendo el valor de W de la ecuación (11) en (12) y (15), y
despejando LN-3 / VN-2 (relación de reflujo interno) se tiene:
LN-3 / VN-2 = (yN-2 - xW) / (xN-3 - xW) = (HVN-2 - Q’’) / (HLN-3 - Q’’) (16)
La ecuación (16) representa una línea recta en el diagrama entalpía-
composición, Hxy. La línea recta pasará por los puntos (xN-3, HLN-3),
(yN-2, HvN-2) y (xW, Q’’). El punto (xW, Q’’) se denomina punto de
diferencia y se simboliza con ∆W. La ec. (16) permite graficar la curva

8. Aplicación del método P-S a la columna de destilación
completa (condensador total y rehervidor parcial)
Balance global de materia
F = D + W (1)
Balance global por componente
zF F = yD D + xW W (2)
Balance global de entalpía
F HF = D Q’ + W Q’’ (3)
Despejando F de (1) y sustituyéndola en (2) y (3):
D / W = (zF - xW) / (yD - zF) = (HF - Q’’) / (Q’ - HF) (4)

9. La ec. (4) representa una línea recta en el diagrama Hxy la cual pasa
por los puntos (zF, HF), (xW, Q’’) y (yD, Q’), y la construcción para los
platos de toda la columna será la siguiente:
Hv vs. y
HL vs. x
yD = x0xW
F D
∆D
W
zF
∆W

10. Número mínimo de etapas (Nm) y relación de reflujo
mínimo (Rm)
Número mínimo de etapas a reflujo total Relación de reflujo mínimo
Hv vs. y
HL vs. x
yD = x0xW
F D
∆D
W
zF
∆W
Hv vs. y
HL vs. x
yDxW
∆Dm

11. Actividad
Revisar el ejemplo No. 9.8 de Treybal

13. Métodos aproximados para el diseño de
columnas de destilación
multicomponentes
1. Método de Smith - Brinkley (SB)
2. Método de Fenske - Underwood - Gilliland (FUG)
3. Método de Grupo de Kremser
(Leer del Manual del Ingeniero Químico pág. 13.36-13.43.

14. Ejercicio
Sistema acetona - metanol
zF = 0.4
yD = 0.9
xW = 0.1
Tf = 80C
Pf = 1 atm (suponemos presión constante)
Volatilidad relativa de la acetona la suponemos constante e igual a
1.2.