PRÁCTICA 1 1 - ALINE CARRILLO

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PRÁCTICA 1.- VANILIN 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Use pharma uniset. Modele la molécula de Vanilin. 
-MW=152 
-TB=284.85°C 
-S.G=1.056 
Empezamos la práctica definiendo un usuario nuevo en la sección de componentes 
 
En esta sección nombraremos a nuestro componente a como lo queramos, en este caso, VANILIN 
 
 
La damos en next y en la opción que dice “Draw/Import/Edit structure” seleccionamos para 
empezar a “dibujar” la estructura del componente que en este caso requerimos 
 
Nos aparecerá una ventana en blanco y con las opciones del lado izquiero de nuestra pantalla, 
empezamos a diseñar nuestra estructura 
 
Guardamos nuestro componente en la sección de guardar, y procedemos a cerrar, nos aparecerá 
una ventana en donde tendremos que llenar los datos que nos piden para poder dal de alta este 
compuesto, los datos ya nos fueron indicados así que solo llenamos. 
 
Ponemos next y al final evaluamos (evaluate now) para obtener la información que neceistamos. 
 
 
 
¿Cuál es la TC Y PC estimada? 
La PC estimada nos da un valor de 3644807 N/sqm 
Y la TC estimada es de 783K 
Podemos concluir que nuestro compuesto Vanilin, a juzgar por sus condiciones normales en el 
ambiente, tiene una temperatura y presión crítica muy elevados. 
 
Karla Georgina Bernal Campos 
PRÁCTICA 2.- IBUPROFENO 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Estime las propiedades del ibuprofeno. Use pharma. Import from online- Ibuprofen Molecule 
-MW=206.285 
-TB=157 
-S.G=1.03 
Lo primero que hacemos es definir un usuario nuevo 
 
En este caso nombramos nuestro componente nuevo, Ibuprofeno 
 
En la página de chemical book, buscamos nuestro compuesto “ibuprofen” y automáticamente nos 
aparecerá el dibujo ya pre diseñado de este, más la información que deberíamos insertar. 
 
 
 
 
En la parte en donde dice “Mol” debajo de nuestro compuesto seleccionamos, así se guardará 
automáticamente en nuestro equipo, que es justo lo que buscamos 
 
Volvemos a nuestra simulación y seleccionamos la opción “Draw/Import/Edit structure” 
 
Se abrirá nuestra página en blanco y en la parte superior izquierda, seleccionamos la carpetita 
abierta para insertar la molécula previamente descargada 
 
Seleccionamos el archivo que descargamos que contiene la estructura diseñada de el ibuprofeno 
 
Automáticamente se pondrá en nuestra hoja en blanco 
 
Le damos guardar y llenamos los datos que previamente nos facilitaron 
 
Damos en “evaluate now” para obtener los resultados buscados 
 
¿Qué valor tiene el factor acéntrico estimado? 
En este caso, notamos que el factor acéntrico “OMEGA” es de 0.7526 
 
Karla Georgina Bernal Campos 
 
PRÁCTICA 3.- ENTALPÍA TOLUENO 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Verifique el efecto de la presión sobre la entalpía del tolueno. 
-Componente → Tolueno 
-Use → PSRK 
-Ensure that Enthalpy is not affected when P (1bar vs. 20bar) 
-P= 1atm; 20bar 
-T= -50°C to 150°C 
Agregamos nuestro componente Tolueno 
 
Y seleccionamos el método que usamos, en este caso PSRK 
 
En alálisis hacemos una gráfica de “Pure”, nos aparecerán estos componentes y llenaremos los 
datos conforme a la información que se nos dio 
 
Damos en Run Analysis y obtenemos esta gráfica entalpía vs Temperatura, vemos las fases líquido 
y vapor del tolueno trabajando a 1atm y analizamos como van en incremento respecto a la 
entalpía 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Repetimos la operación pero esta vez con una presión de 20 bar, le damos en “Run analysis” 
 
El gráfico nos quedó muy similar a 1 atm 
 
 
 
¿Se afecta la entalpía por la presión? 
Al mantener la presión de nuestros sistemas, vemos que obtenemos una línea inclinada que permanece 
constante, nuestro sistema se está adaptando a las presiones a las que los pusimos y por eso adquieren 
comportamientos específicos, al variar la presión, como está directamente relacionada la entalpía, cambia 
en la fase de vapor, ya que en esta fase es donde ocurre el cambio de descenso de calor porque hablamos 
de la entalpía de vaporización 
 
 
Karla Georgina Bernal Campos 
 
 
 
PRÁCTICA 4.- PENTANO 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Encontrar la temperatura en donde se cumple la siguiente condición. Component→ Pentane (C5). 
Use → PR-BM. Verify equilibrium line 
-P=1 bar; 10 bar 
-Verify vapor/liquid 
Primero agregamos el componente con el que trabajamos, en este caso pentano 
 
Seleccionamos el método que usaremos en esta práctica, PM-BM 
 
Hacemos un análisis en la parte de PT envolve e ingresamos los datos para el cambio de presión 
esta vez 1 bar. 
 
 
Hacemos la gráfica para analizar el comportamiento entre presión y Temperatura constante para 
ver las variaciones. 
 
Hacemos un nuevo análisis con el cambio de presión a 20 bar 
 
Hacemos el gráfico correspondiente. 
 
 
Comparamos ambas gráficas 
¿A qué temperatura se igualan? 
Se empiezan a igualar a 163°C hasta 197°C, estas temperaturas nos dicen que son el rango de 
temperatura crítica hasta la que puede existir el pentano. 
 
 
Karla Georgina Bernal Campos 
 
PRÁCTICA 5.- IDEAL VS PENG ROBINSON 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Compruebe la idealidad del sistema. Una mezcla de hexano-octano 
-Métodos: IDEAL y Peng Robinson 
-Gráficos: XY, TXY, coef. Actividad 
Lo primero que hacemos, como en todos los problemas, es que especificamos los componentes 
con los que vamos a trabajar, pentano y hexano 
 
También le damos de alta a los métodos que usaremos, en este caso, los corrí seguidos a los dos, 
primero el IDEAL 
 
Y seguidamente, seleccione el de PENG-ROB y lo corrí 
 
Ahora empezamos la selección de los gráficos, lo primero es que hacemos un análisis binario, 
seleccionaremos nuestros componentes y más datos que nos piden, como el más ligero (hexano) 
de acuerdo a su punto de ebullición, y seleccionaremos el gráfico que usaremos, yo empecé con el 
y-x. 
 
Y por supuesto, como ingresamos al principio dos métodos, presionaremos en el que nos 
queremos enfocar, yo empezaré con el de PENG-ROB 
 
Le daremos a Run Analysis y nos saldrá el gráfico de y-x, como nosotros nos enfocamos en el 
hexano (componente ligero) el gráfico nos sale con los datos de este, las fracciones molares 
 
Hacemos nuestro segundo gráfico respecto al método de PENG-ROB, de igual forma anotamos los 
datos requeridos y seleccionamos en la parte de BINARY, el gráfico de coeficiente de actividad 
 
Nos saldrá el gráfico en relación del hexano y el octano, la relación de las fracciones molares de el 
hexano (ya que es el coeficiente ligero) y los coeficientes de actividad de la relación de los dos 
componentes 
 
Hacemos el gráfico 3 en base al método de PENG-ROB, con los mismos datos pero seleccionando 
ahora sí, el gráfico simple de Txy 
 
 
Este gráfico nos relaciona la temperatura y la fracción molar del hexano 
 
Procedemos a hacer los mismos pasos pero enfocándonos en el modelo IDEAL, seleccionamos el 
gráfico x-y 
 
Seleccionamos el modelo Ideal en la parte de calculate option 
 
Y nos aparecerá la relación entre las fracciones molares enfocadas en el hexano pero esta vez del 
modelo IDEAL 
 
Ahora nos dirigiremos al gráfico de coeficiente de actividad del método IDEAL 
 
Y vemos que hay una variación en el gráfico en este método 
 
Anotamos los datos necesarios para hacer el gráfico binario convencional por el método IDEAL 
 
Y tenemos nuestro gráfico convencional 
 
 
 
 
Ahora hacemos la comparativa entre los gráficos del modelo IDEAL y el modelo Peng-Robinson. 
Empezamos con el diagrama Y-X, vemos que efectivamente no hay cambio alguno, pero pudimos 
asumirlo porque al trabajar con exactamente los mismos datos, la variación de la composición defracción molar queda exactamente igual. 
 
Lo mismo ocurre en el gráfico de TX-Y, ya que estos se basan principalmente en las composiciones, 
no hay un cambio significativo 
 
El último modelo nos quedó más interesante, vemos que en el método ideal tenemos una línea 
recta sobre el eje x, en cambio en el modelo de PENG-ROB, el gráfico está trabajando 
 
¿Existe alguna diferencia significativa entre los modelos? 
En las gráficas en donde analizamos la composición como tal del hexano y el octano, no, pero en el 
gráfico de análisis de coeficiente de actividad, hay una variación grandísima, quí podemos indicar 
que el modelo que más nos conviene es el de PENG-ROB, ya que como vemos, ese gráfico sí está 
trabajando como comúnmente trabajan los gráficos de modelos de actividad. 
Karla Georgina Bernal Campos 
 
PRÁCTICA 6.-AZEOTROPO 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Como afecta la presión al equilibrio líquido-vapor. Mezcla agua acetona 
-Use el diagrama TX-Y 
Compare: 1 atm, 5 atm, 10 atm, 25 atm 
Colocamos nuestros componentes, agua y acetona 
 
Escogemos adecuadamente el modelo que usaremos, ya que en esta práctica no se nos indicó, en 
primer lugar, debemos tener en cuenta que es una mezcla entre agua y acetona, sus componentes 
son medios y además, en una parte nos piden trabajar a presión súper alta, entonces, ocuparé el 
WILSON para que se haga de una forma óptima 
 
Empezamos a registrar los datos en los gráficos binarios de TX-Y, empezamos con 1 atm para la 
comparativa 
 
Y por supuesto, iremos haciendo la gráfica, en esta parte, vemos que el azeótropo quedó en la 
punta derecha de nuestra gráfica 
 
Ahora hacemos el mismo gráfico elevando un poco la presión a 5 atm 
 
El azeótropo nos quedó un poco más a la izquierda 
 
Ingresamos los datos para tener un gráfico de 10 atm 
 
Y el azeótropo nos quedó aún más a la izquierda 
 
Finalizamos con la temperatura elevada 
 
En esta el azeótropo quedó más separado que a cómo empezó a bajas presiones 
 
¿Qué ocurre con el azeotrópo? 
Puedo definir que un azeótropo es cuando una mezcla entre una sustancia que trabaja como 
líquido vapor, llega a un estado de igualdad, o sea, en donde estos estados pueden colindar 
respecto a su o sus puntos, como vemos, en este gráfico el azeótropo se empezó a desplazar hacia 
la derecha, pero por qué, esto se debe a que recordemos que estamos trabajando con un gráfico 
que relaciona la temperatura, y el cambio de presión, hace que la temperatura varía con respecto 
a los componentes (agua y acetona) que trabajamos. 
PRÁCTICA 7.- IDENTIFICACIÓN del modelo 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Se tiene una mezcla de cloroformo-tetrahidrofurano 
-P=2 atm 
-T=50°C 
Utilice los modelos: 
-NRTL, WILSON-2, PR 
Lo primero que hacemos es ingresar los componentes con los que trabajaremos, en esta práctica 
serán el cloroformo y el tetrahidrofurano 
 
Damos de alta el primer método que usaremos en la práctica, yo empezaré definiendo para el 
NTRL 
 
Hacemos el análisis binario para este primer método, seleccionamos la Temperatura en un rango 
desde 0 hasta 50, que es la temperatura que se nos indica, e ingresamos la presión con la que 
trabajaremos (2 atm) 
 
 
Así obtenemos el primer análisis del gráfico, recordemos que el gráfico está en función de la 
fracción molar de nuestro compuesto más bajo en punto de ebullición, o sea, el cloroformo 
 
Ahora procedemos a dar de alta el segundo método, WILSON-2 
 
 
 
Ingresamos los datos para el gráfico de la Temperatura y la fracción molar, los datos se repetirán 
en los tres métodos 
 
 
 
 
 
 
 
Ahora hacemos nuestro segundo gráfico con el modelo WILSON-2 
 
Damos de alta nuestro modelo 3, Peng-Robinson 
 
 
 
Hacemos el análisis 3 para el Peng-Robinson en la sección de “Binary” y seleccionamos los datos 
correspondientes 
 
Al hacer el gráfico vimos que nos quedó súper diferente 
 
 
Ahora hacemos la comparativa de los 3 gráficos juntos 
 
¿Qué modelo representa mejor el sistema? 
Los modelos que mejor representan el sistema, son el WILSON-2 y el NRTL debido a que estos sí 
forman un azeotropo en el sistema, siendo el de Peng-Robinson, el menos indicado para esta clase 
de mezclas, esto se debe a que la polaridad de los componentes se dirige más a los modelos de 
actividad. 
 
¿Qué tipo de azeótropo forma esta mezcla? 
Un azeótropo binario porque forma dos azeótropos en la gráfica. 
Karla Georgina Bernal Campos 
 
PRÁCTICA 8.- PUNTO DE BURBUJA 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Ubique el punto de rocío y de burbuja de la siguiente mezcla. Composición de muchos C 
-P= 30 bar y 70 bar 
-Use PSRK 
Ingresamos los compuestos con los que trabajaremos 
 
Y seguidamente el método 
 
 
En la parte de PT, creamos un archivo nuevo con los datos requeridps. Para el flujo molar, la 
presión que usaremos y los intérvalos 
 
Ahora hacemos el gráfico correspondiente para 
 
¿Cuál es la temperatura de rocío y burbuja a 30 bar? 
-40.8°C de punto de rocío y 170°C de punto de burbuja 
¿Cuál es la temperatura de rocío y burbuja a 70 bar? 
53.9°C punto de rocío y 174.8°C punto de burbuja 
El punto de burbuja es la temperatura y presión a las cuales una mezcla líquida comienza a hervir 
mientras que el punto de rocío es la temperatura y presión a las que la mezcla del vapor comienza 
a condensar. 
Tomando esto en cuenta, analizamos que el gráfico PT nos sirve para hallar la variación entre estos 
dos puntos de nuestra mezcla, entonces solo hizo falta ubicar en nuestra gráfica a la presión a la 
que nos pedía y así obtenemos nuestros datos. 
Karla Georgina Bernal 
 
PRÁCTICA 9.-APLICACIÓN EN SISTEMA CRIOGÉNICO 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Verifique si N2, O2 y Argón, pueden separarse por destilación 
-Use curvas de residuo y diagramas ternarios 
-Use gas IDEAL, WILSON y PENG-ROB 
Como es lo debido, ingresamos los componentes Nitrógeno molecular, Oxigeno molecular y Argón 
 
Seleccionamos los métodos que vamos a ir poniendo. Empezamos con el de gas ideal 
 
Me di la libertad de darle de alta a todos los métodos en esta parte, para que hacer los diagramas 
solo consistiera en ir seleccionando 
 
Terminé dando de alta al de PENG-ROB, para ya tener los tres métodos especificados preparados 
 
Empezamos realizando un diagrama ternario para cada método, así nos sirve comparar si hay 
alguna variación 
 
Nos aseguramos de que nuestros datos estén correctamente colocados, en este caso el N2 es el 
más ligero, por lo tanto lo pondremos como punto de enfoque y asignaremos el primero que será 
PENG-ROB 
 
Así nos aparecerá el grafico correspondiente a este método 
 
 
Procederemos a hacer la curva de residuo cuya cual nos indicará cómo se comporta el líquido en la 
destilación convencional, obtendremos la tabla para ingresar los datos y colocamos debidamente 
cada parámetro en su lugar 
 
Aquí tendremos nuestra curva de residuo 
 
Realizamos los mismos procedimientos para realización del diagrama ternario, anotando los datos 
esta vez del método WILSON y seguidamente el método SRK, ideal. 
Notamos que tenemos exactamente el mismo resultado en los tres métodos (por eso se me hizo 
de más poner las capturas). 
El “mapa de destilación simple” nos indicará las etapas en las cuales el proceso debería sufrir una 
destilación, tenemos tres líneas, por lo cual, lo indicado sería hacer tres para estos componentes. 
Ahora el diagrama de curvas de residuo, cada curva representa cada evolución de nuestros 
compuestos según se van evaporando y retirando el vapor, en este caso tenemos 6 curvas de 
residuo. 
¿Aspen recomienda usar PENG-ROB o SRK? 
Aspen no recomienda usar ninguno de estos componentes, porque puedo decir que son 
componentes un pocomás simples, que podemos usar en mezclas convencionales, además, como 
trabajamos con compuestos especiales, es más recomendable usar alguno de coeficiente de 
actividad, como el WILSON. 
Karla Georgina Bernal Campos 
 
PRÁCTICA 10.- BÚSQUEDA DE AZEÓTROPOS 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Obtenga un diagrama ternario de un sistema benceno, etanol, agua, con: 
-tres azeotropos binarios 
-Un azeotropo ternario 
Obtenga las curvas de residuo para ver si este sistema puede separarse 
Introducimos nuestros compuetos 
 
Escogemos el método que usaremos, yo me basé en el unifac porque los compuestos de agua, 
etanol y benzeno, pueden tener un gran potencial en esta clase de método 
 
Empiezo ingresando los datos para la curva de residuo, colocando el modelo que usé a una presión 
estándar y por supuesto, para el análisis de vapor-líquido 
 
 
Así obtuve mi gráfico ternario con los 3 azeótropos binarios, estos los identificamos porque están 
sobre las rayitas del gráfico, el azeótropo ternario es el que no se encuentra involucrado 
 
Ahora procedí a ingresar las anotaciones para hacer mi tabla de residuos, exactamente con los 
mismos valores que la tabla anterior 
 
La elección del punto silla, punto estable e inestable, se basan en la dirección de las flechas, el 
punto silla lo denominé puesto que hay entrada y salida, los estables son solo entrada y los 
inestables salidas 
 
Punto silla 
Punto estable 
Punto inestable 
 
Karla Georgina Bernal Campos 
 
PRÁCTICA 11.- DESTILACIÓN 
Manejo de software para el diseño de plantas 
Karla Georgina Bernal Campos 
Identifique si podemos alcanzar un 95% de pureza usando destilación y diseñe la torre que resulte 
variable 
-Equimolar: Phenol-water 
-Equimolar: N-Butanol-water 
Empezamos poniendo nuestros componentes como comúnmente hacemos, yo empezaré la 
práctica con la de la combinación entre phenol-water 
 
Agregué el método NRTL porque es más apropiado para esta clase de compuestos 
 
Colocamos un DSTWSIM para empezar con nuestro proceso de destilación, esta columna igual es 
apropiada por los componentes con los que trabajamos 
 
Ingresamos en la entrada de nuestra columna, la temperatura, presión, molaridad, etc. De nuestra 
mezcla 
 
Ahora en nuestro equipo como tal, asignamos valores, como nos piden trabajar con 95% de pureza 
y como el agua entre el fenol y esta es el componente más ligero, aplicaremos el 0.95 a este y lo 
que resta al fenol, en reflux radio aplicaremos el -1.5 por regla, al igual que nuestras presiones 
 
 
 
Corremos nuestro proceso y nos vamos a resultados, donde capturaremos el reflux ratio real 
 
Para posteriormente ingresarlo en el espacio que reemplazamos 
 
Anotamos más datos por regla, respecto a los platos 
 
Y corremos nuestro proceso, nos aparecerán la relación entre cada plato y su reflux ratio 
correspondiente, empieza en el 3 porque siempre varían dependiendo de las composiciones de las 
mezclas 
 
 
 
 
Nos mudamos a Excel con los datos previos, y calculamos una multiplicación entre estos para 
posteriormente hacer el gráfico que los relacionará, seleccionamos el más chiquito (como 
podemos ver de amarillo) 
 
Y nos mudamos de nuevo a aspen, donde ingresaremos una columna RadFrac debajo de nuestra 
columna anterior, para poder seguir con todo el proceso de destilación 
 
Ingresamos en la columna los datos correspondientes de los platos, en la parte de destillate rate 
ponemos el valor mínimo anterior, seguidamente en el reflux ratio pondremos el “feed stages” 
que nos apareció como resultado en la parte de reflux ratio principal 
 
Ingresaremos los datos de entrada respecto al número de plato en el que encontramos nuestro 
compuesto ligero 
 
Y añadiremos datos de presión por regla 
 
Corremos nuestro proceso y nos daremos cuenta que efectivamente, estos compuestos se pueden 
separar por destilación 
 
Karla Georgina Bernal Campos 
Ahora vamos a la parte de N-BUTANOL con agua 
Colocaremos los componentes para este segundo análisis de destilación 
 
Aplicaremos el mismo procedimiento anterior, aunque los datos eventualmente cambiarán, 
veremos si este se puede destilar 
 
Empezamos modelando nuestro DSTWSIM y poniéndole entradas y salidas 
 
Colocamos en la parte de entrada la temperatura a la que trabaja nuestro componente ligero 
(agua) y posteriormente los datos siguientes para la composición 
 
Empezamos con nuestros componentes por regla, o sea, empezamos a agregar estos datos para 
calcular el ratio reflux real (el -1.5 indica el número de veces que el reflux ratio se repetirá) 
 
Colocamos los datos por regla que asumimos sobre las etapas 
 
 
Y le damos a correr para así obtener el ratio reflux esperado para seguir nuestro proceso, 
teniéndolo… 
 
Procedemos a insertarlo en donde previamente le habíamos puesto el -1.5 por regla 
 
Nos vamos a Excel y colocamos los datos que nos dio respecto a el ratio reflux ingresado 
anteriormente, entonces tendremos una relación entre los números de platos y nuestro reflujo, 
escogemos el más chico. Vemos que la gráfica no nos da la forma que debería, por lo tanto, 
podemos empezar a concluir que tal vez este proceso no podría servirnos para esta clase de 
mezcla 
 
Regresamos a aspen y modelamos una nueva columna con sus entradas y salidas (unidas a nuestra 
columna anterior) siendo esta una de radfrac 
 
Empezamos a colocar las variables dentro de nuestra nueva columna, el valor mínimo previo lo 
ponemos en la segunda parte de los datos de destilación, y en la primera parte colocaremos el 
“feed stage” obtenido en nuestros primeros resultados 
 
Colocamos el número de platos respecto a la posición en el que obtuvimos nuestro platito 
 
Y llenamos los datos de presión por regla 
 
Tuve que cambiar uno que otro valor porque habían valores que no concordaban para la ejecución 
correcta de aspen, entonces, podemos concluir que esta clase de mezcla no es óptima para el 
desarrollo dentro de esta clase de columnas. 
 
Karla Georgina Bernal Campos