Casos particulares del Método McCabe Thiele

1. Prof. Ing. Yolimar Fernández

2. CASOS ESPECIALES DEL MÉTODO McCABE - THIELE
- COLUMNAS DE AGOTAMIENTO
- COLUMNAS DE ENRIQUECIMIENTO
- COLUMNAS DE INYECCIÓN DIRECTA DE VAPOR
- COLUMNAS DE MÚLTIPLES SALIDAS LATERALES
- COLUMNAS DE ALIMENTACIONES MÚLTIPLES
EJERCICIOS PROPUESTOS
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS.

3. 1
Línea de q
yD
xB xF 1
Línea operación de la sección de Lm B
agotamiento ym 1 xm xB
Vm 1 Vm 1
 Líquido saturado, q = 1. m
L F Se utilizan cuando no se
necesita un producto de tope
muy puro.
 Líquido subenfriando, q > Lm
1 q.F

4. y
Línea de q
xF xD
Línea operación de la sección de R 1
enriquecimiento y x xD
R 1 R 1
 Vapor saturado, q = 0 D
V F Se utilizan cuando no se
necesita un producto de
 Vapor sobrecalentado, q < y
0 q xF fondo muy puro.
x
q 1 q 1

5. Cuando estamos destilando una solución acuosa de un compuesto A más volátil y agua
B, el calor requerido podemos suministrarlo inyectando directamente vapor abierto al
fondo de la columna. En este caso NO se necesita rehervidor.
Línea de operación :
Balance total de F S D W
masa
W W
Balance de masa
F.xF D.xD W .xW ym 1 xm xW
por componente (A) S S

6. Las columnas complejas se caracterizan
por disponer de una o varias corrientes de
entrada de alimento y/o de una o varias
corrientes de extracción de producto,
apareciendo como consecuencia nuevos
sectores, uno por cada alimento nuevo o
corriente extractiva nueva, distintos a los
que tendríamos en una columna
convencional, de enriquecimiento y
agotamiento.
Estas columnas son útiles en los casos en que una pequeña cantidad de un
contaminante volátil está presente en la alimentación; en este caso el producto de tope
es el contaminante y el producto lateral es el producto deseado. En ocasiones,
alimentaciones de composición diferente pueden ser fraccionadas mas eficientemente
introduciéndolas en puntos diferentes en la columna. No son comunes en sistemas
binarios y el uso del diagrama McCabe-Thiele es útil para el entendimiento de los
principios de operación de estas columnas (Maddox, R.; Hines, A., 1985)

7. La corriente líquida lateral altera la velocidad del líquido que está por debajo y también
afecta al balance de materia y la línea de operación en la porción media entre los platos
de alimentación y la corriente líquida lateral.
Entorno I
L Dx D
Vy v LxL Dx D y x
V V
Entorno II
´ ´ L´ DxD PxP
V yv´ L xL´ DxD PxP y x
V´ V´
Entorno III
´´ ´´ L´´ BxB
L xL´´ V ýV ´´ BxB y x
V ´´ V ´´
q xF
Entorno IV y x
q 1 q 1

8. Representación de múltiples salidas laterales en el Método McCabe
Thiele
Fuente: Guía de estudio de la Ing. Zoraida Carrasquero

9.  Si se desea fraccionar dos soluciones de concentraciones diferentes para obtener los
mismos productos, las dos soluciones podemos manejarlas en el mismo fraccionador.
 Cada una de esas alimentaciones introducidas las consideraremos por separado (como si
ninguna de ellas “SUPIERA” de la presencia de la otra.
Entorno I
L Dx D
Vy v LxL Dx D y x
V V
Entorno II
´ ´ L´ DxD FxF1
V yv´ L xL´ DxD FxF1 y ´
x
V V´
Entorno III
´´ ´´ L´´ BxB
L xL´´ V ýV ´´ BxB y x
V ´´ V ´´
q xF
Entorno IV y x
q 1 q 1

10. Representación de múltiples alimentaciones laterales en el Método McCabe
Thiele
Fuente: Guía de estudio de la Ing. Zoraida Carrasquero

11. Kister extiende el diagrama McCabe-Thiele a columnas con múltiples
alimentaciones, múltiples salidas de productos, múltiples puntos de remoción o
adición de calor y algunas combinaciones de estas.

12. 1.Una mezcla Benceno – Tolueno de composición 0,15 fracción molar de Benceno se
introduce como alimentación por el plato superior de una columna de agotamiento,
obteniéndose como producto de cola Tolueno, con una composición igual a 0,98 en
fracción molar. Determínese la composición de los vapores procedente de la columna
y el número de platos teóricos necesarios, si la alimentación entra como líquido a su
temperatura de ebullición y la composición de los vapores ha de ser el 90% de su
valor máximo
2. Trataremos en una columna fraccionada continua una disolución acuosa de etanol a
fin de desdoblarla en tres fracciones con 80, 70 y 5% en moles de etanol. Se dispone
de un flujo de alimentación de 7470 Kg/h con una composición del 35% en peso de
etanol a una temperatura de 80ºC. La columna opera con vapor directo y con una
relación de reflujo en la columna igual a 3,5.
Determinemos:
(a) El esquema del proceso.
(b) El número de platos necesarios para obtener 940 Kg/h de la disolución al 70%.
(c) El plato en que introducimos la alimentación.
(d) El flujo de vapor necesario para la separación (S).
(e) La relación R/Rmin.
(f) ¿Podríamos efectuar la separación si la alimentación entrara a su temperatura de
rocío? Explique.
Datos adicionales:
Calor latente de la mezcla alimentada = 452 kcal/kg
Capacidad calorífica de la mezcla líquida = 0,85 kcal/kg.ºC
Capacidad calorífica de la mezcla vapor = 0,40 kcal/kg.ºC

13. COULSON, J.M. y J.F. RICHARDSON. “Ingeniería Química. Tomo II. Operaciones básicas”. Editorial
Reverté, Barcelona, 1988.
 GEANKOPLIS C. “Procesos de transporte y Operaciones Unitarias” . Editorial Continental, S.A. 3era
Edición . México 1998.
OCON J Y TOJO G. “Problemas de Ingeniería Química”. Tomo II. Madrid España. 1980.
MCCABE, W., “Operaciones unitarias de ingeniería química”. La Habana, Edición Revolucionaria, 1979.
 TREYBAL, R. “Operaciones de Transferencia de Masa”. Editorial McGRAW-HILL. 3a edición. México,
1998.