Este documento describe el comportamiento de la vaporización instantánea en sistemas de múltiples componentes. Explica que cuando un fluido se somete a condiciones de temperatura y presión adecuadas, ocurre un cambio de fases repentino con vapor y líquido saliendo separados. También presenta métodos para calcular las composiciones de las fases vapor y líquido, así como otros parámetros del proceso, basados en balances de masa y la ley de Raoult.

1. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Comportamiento Ideal
Se refiere a una vaporización súbita de fases en un sistema.
Esta sucede cuando un fluido (líquido, gas o mezcla liquido vapor) de
composición Z se somete a una condición de temperatura y presión que
fomenta el cambio de fases, para luego ser retiradas en forma de vapor y
líquido por el tope y fondo respectivamente.
La corriente de líquido y vapor se encuentran a una composición {xi} y {yi}
respectivamente a la salida del separador.
Z1
X1
Y1
V
L
F
Z1
X1
Y1
V
L
F

2. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Comportamiento Ideal
Z1
X1
Y1
V
L
F
Balance global
𝐹 = 𝐿 + 𝑉
Balance por componente i
𝑍𝑖𝐹 = 𝑥𝑖𝐿 + 𝑦𝑖𝑉
𝐿 = 𝐹 − 𝑉
𝑍𝑖𝐹 = 𝑥𝑖 𝐹 − 𝑉 + 𝑦𝑖𝑉
Por definición
𝐾𝑖 =
𝑦𝑖
𝑥𝑖
⇒ 𝑥𝑖 =
𝑦𝑖
𝐾𝑖
𝑍𝑖𝐹 =
𝑦𝑖
𝐾𝑖
𝐹 − 𝑉 + 𝑦𝑖𝑉
𝐾𝑖𝑍𝑖𝐹 = 𝑦𝑖 𝐹 − 𝑉 + 𝑦𝑖𝐾𝑖𝑉
𝐾𝑖𝑍𝑖𝐹 = 𝑦𝑖 𝐹 + 𝑉 𝐾𝑖 − 1
𝐾𝑖𝑍𝑖 =
𝑦𝑖 𝐹 + 𝑉 𝐾𝑖 − 1
𝐹
𝐾𝑖𝑍𝑖 = 𝑦𝑖 1 + 𝑉/𝐹 𝐾𝑖 − 1
𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑍𝑖
1 + 𝑉/𝐹 𝐾𝑖 − 1

3. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
𝑥𝑖 =
𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
𝛽 =
𝑉
𝐹
=
𝑉
𝐿 + 𝑉
� 𝑦𝑖 = �
𝐾𝑖𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
= 1
� 𝑥𝑖 = �
𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
= 1
Para un sistema con vapor ideal y líquido ideal

4. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Casos de vaporización instantánea
Conocidas F, P, β, {zi}, y se pide T, L, V, {xi}, {yi}
1.- Se asume un valor de T, para esto podemos calcular T burbuja y T rocío, para verificar que la T
supuesta se encuentre en equilibrio de fases.
2.- Con T asumida se calcula {Pi
sat}.
3.- Con P y {Pi
sat} calculamos la Ki.
4.- Se evalúa el balance de materia, Σxi=1 ó Σyi=1.
5.- Si no se cumple el paso 4 ir al paso 1 hasta que se verifique la condición.
6.- Fin Tasumida=T sistema
Si se conoce T, {zi}, F, β, y se pide P, L, V, {xi}, {yi}
1.- Con la T dada se calcula {Pi
sat}
2.- Se asume un valor de presión P, se puede tomar como referencia inicial P=(PB+PR)/2
3.- Con P asumida y {Pi
sat} se estiman {Ki}
4.- Se evalúa el balance de materia, Σxi=1 ó Σyi=1.
5.- Si no se cumple el paso 4 ir al paso 1 hasta que se verifique la condición.
6.- Fin Pasumida=Psistema

5. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Casos de vaporización instantánea
Si se conoce P, T, {zi}, F, y se pide β, L, V, {xi}, {yi}.
1.- Asumimos un valor de β, para esto evaluamos las condiciones del sistema para
establecer un buen estimado, tomando en cuenta los componentes participantes,
volatilidad, presión, temperatura, normalmente se empieza con 0.5.
2.- Con la T conocida calculamos {Pi
sat}
3.- Con P conocida y {Pi
sat} calculamos {Ki}
4.- Con {Ki} {zi} y β asumida verificamos el balance de materia Σxi=1 ó Σyi=1.
5.- Si no se cumple el paso 4 ir al paso 1 hasta que se verifique la condición.
6.- Fin βasumida=β sistema

6. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Método 2
1.- Se asume el valor de β, un buen estimado viene por la relación.
𝛽 =
𝐴
𝐴 − 𝐵
𝐴 = � 𝑧𝑖 𝐾𝑖 − 1
𝐵 = �
𝑧𝑖 𝐾𝑖 − 1
𝐾𝑖
2.- Evaluamos la función f{β} usando el estimado de β (Ecuación de Ratchford Rice)
Si ∑ 𝑥𝑖 = 1 𝑦 ∑ 𝑦𝑖 = 1
Entonces 𝑓 𝛽 = ∑ 𝑥𝑖 − ∑ 𝑦𝑖 = 0
𝑓 𝛽 =
𝑧𝑖 𝐾𝑖 − 1
𝛽 𝐾𝑖 − 1 + 1
3.- Si el valor absoluto de f{β} es menor al valor de la tolerancia, por ejemplo 10-5, entonces βasumida=β
sistema.
4.- Si el valor de la diferencia absoluta es mayor a la tolerancia, el nuevo valor de β calculado a partir
de la siguiente expresión:
𝛽𝑖+1 = 𝛽𝑖 −
𝑓 𝛽
𝑓′ 𝛽
𝑓′
𝛽 = − �
𝑧𝑖 𝐾𝑖 − 1 2
𝛽 𝐾𝑖 − 1 + 1 2
5.- se repite este procedimiento hasta que se cumpla la condición 3.
V=β∙F L=F-V
𝑥𝑖 =
𝑧𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
𝑦𝑖 =
𝑧𝑖 ∙ 𝐾𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1

7. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 1
Se alimentan 1000 mol/h de una corriente que contiene 36% de n-pentano, 36%
de n-hexano, y el resto de n-heptano. Se ha determinado que la presión en el
separador es aproximadamente igual al promedio de la presión de burbuja y
rocío a 100ºC, se desea conocer la temperatura necesaria para lograr que salga
un 68% de la alimentación como vapor y las composiciones de líquido y vapor.
X1
Y1
V
L
F
T=?
Z1=0,36
Z2=0,36
Z3=0,28
𝑃 ≈
𝑃𝐵 + 𝑃𝑅
2
1. Buscamos de Antoine
2. Buscamos PB y PR a 100ºC por Raoult
3. Calculamos la Psat a 100ºC
𝑃𝐵 = � 𝑥𝑖 ∙ 𝑃𝑖
𝑠𝑠𝑠
𝑃𝑅 =
1
∑
𝑦𝑖
𝑃𝑖
𝑠𝑠𝑠
𝑃𝑖
𝑠𝑠𝑠
= 𝑒
𝐴−
𝐵
𝑇+𝐶

8. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 1
Para calcular los extremos de burbuja y rocío consideramos que toda la alimentación
está en fase líquida para el punto de burbuja (Zi=Xi) y que esta toda en vapor para el
punto de rocío (Zi=Yi)
4. Calculamos PB y PR
5. Calculamos 𝑃 =
𝑃𝐵+𝑃𝑅
2
6. Procedemos a buscar T, por lo que iteramos
7. Suponemos T
8. Con T→Pisat →Ki →Xi →Yi
9. Verificamos que se cumpla el balance de masa Σxi o Σyi
10. Donde
𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
𝑥𝑖 =
𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1

9. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 1
Calculo de Flash
Compuestos A B C Z
n-pentano 13,8183 2477,07 -39,94 0,36
n-hexano 13,8216 2697,55 -46,78 0,36
n-heptano 13,8587 2911,32 -56,51 0,28
°C K
T 100 373,15
Componentes Pisat
n-pentano 592,493223
n-hexano 258,860065
n-heptano 106,089558
PB (kPa) 336,19226Asumiendo xi=zi
PR (kPa) 215,629043Asumiendo yi=zi
P sistema (kPa) 275,910652
β 0,68
F 1000
V 680
L 320
T K P1sat P2sat P3sat K1 K2 K3 x1 x2 x3 Σxi
373,15 592,493223 258,860065 106,089558 2,14740975 0,93820251 0,38450693 0,20222008 0,37579163 0,48154255 1,05955426
383,15 735,786773 330,963626 140,578821 2,6667574 1,19953189 0,50950849 0,16874512 0,31699023 0,4201266 0,90586195
378,15 661,32208 293,243076 122,390147 2,39687042 1,06281898 0,44358616 0,18462751 0,34525191 0,45042249 0,98030191
376,885 643,385519 284,236369 118,093194 2,33186184 1,03017541 0,42801245 0,18891033 0,35276159 0,45822879 0,99990071

10. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 2
Un separador opera a 125ºC y una presión igual a la media de la presión de
burbuja y rocío y procesa una corriente de 20% de 1-clorobutano, 30% de
benceno y 50% de Cloro benceno. Determine la fracción de la alimentación que
se ha vaporizado si se alimentan 100 mol/h al sistema.
Zi
Xi
Yi
V
L
F
β=?

11. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 2
Nos hace falta conocer la fracción vaporizada en el separador, por lo tanto buscamos la
ecuación de donde obtenerla.
Nos proporcionan las {Zi} nos falta determinar Ki, para lo que podemos emplear la ley de
Raoult.
Para calcular la presión nos indican que:
𝑃 =
𝑃𝐵 + 𝑃𝑅
2
Por lo que primero procedemos a determinar la presión del sistema.
𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
𝑥𝑖 =
𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1

12. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 2
1. Buscamos los datos de Antoine
2. Buscamos PB y PR a 125ºC por Raoult
3. Calculamos la Psat a 125ºC
4. Calculamos PB y PR
5. Calculamos 𝑃 =
𝑃𝐵+𝑃𝑅
2
6. Procedemos a buscar β, por lo que iteramos
7. Asumimos un valor de β, y con ella calculamos Xi y Yi
8. Verificamos que se cumpla el balance de masa Σxi=1 o Σyi=1
9. Si no se cumple suponer otro valor de β.
𝑃𝐵 = � 𝑥𝑖 ∙ 𝑃𝑖
𝑠𝑠𝑠
𝑃𝑅 =
1
∑
𝑦𝑖
𝑃𝑖
𝑠𝑠𝑠
𝑃𝑖
𝑠𝑠𝑠
= 𝑒
𝐴−
𝐵
𝑇+𝐶
𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
𝑥𝑖 =
𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1

13. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 2
Calculo de Flash
Compuestos A B C Z
1-clorobutano 13,96 2826,26 -49,05 0,2
benceno 13,8858 2788,51 -52,36 0,3
clorobenceno 14,0525 3295,12 -55,6 0,5
Sum 1
°C K
T 125 398,15
Componentes Pisat
1-clorobutano 352,183919
benceno 337,521126
clorobenceno 84,1933524
PB (kPa) 213,789798Asumiendo xi=zi
PR (kPa) 135,218651Asumiendo yi=zi
P sistema (kPa) 174,504224
β K1 K2 K3 x1 x2 x3 Σxi
0,5 2,01819711,934171660,482471710,132529450,204487010,67454913 1,01156559
0,4 0,142118250,218393280,63052602 0,99103754
0,45 0,137156460,211211490,65179507 1,00016303
0,4495 0,137204360,211280970,65157528 1,00006062

14. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 3
Se lleva a cabo un proceso de separación donde se alimenta 44% de n-pentano,
47% de n-hexano y el resto de n-heptano, donde se desea condensar un 40% de
a alimentación para un sistema a 150ºC. ¿Qué presión deberá manejar el
separador para lograr estas condiciones si se alimentan 10 mol/h en la
alimentación
Zi
Xi
Yi
V
L
F
P=?

15. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 2
1. Buscamos los datos de Antoine
2. Buscamos P1Sat y P2Sat a 155ºC por Raoult
4. Calculamos PB y PR
5. Podemos tener un estimado si calculamos 𝑃 =
𝑃𝐵+𝑃𝑅
2
6. Procedemos a buscar P, por lo que iteramos
7. Asumimos un valor de P, y con ella calculamos ki y con estos Xi y Yi
8. Verificamos que se cumpla el balance de masa Σxi=1 o Σyi=1
9. Si no se cumple suponer otro valor de P.
𝑃𝑖
𝑠𝑠𝑠
= 𝑒
𝐴−
𝐵
𝑇+𝐶
𝑦𝑖 =
𝐾𝑖𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1
𝑥𝑖 =
𝑍𝑖
1 + 𝛽 𝐾𝑖 − 1

16. VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA
Ejercicio 3
Calculo de Flash
Compuestos A B C Z
n-pentano 13,8183 2477,07 -39,94 0,44
n-hexano 13,8216 2697,55 -46,78 0,47
n-heptano 13,8587 2911,32 -56,51 0,09
Suma Zi 1
°C K
T 150 423,15
Componentes Pisat
n-pentano 1562,9003
n-hexano 776,128271
n-heptano 371,726686
PB (kPa) 1085,91182 Asumiendo xi=zi
PR (kPa) 885,573893 Asumiendo yi=zi
P sistema (kPa) 985,742856
β 0,6
P kPa K1 K2 K3 x1 x2 x3 Σxi
985,7428563 1,58550507 0,78735369 0,3771031 0,32561164 0,53873615 0,14370985 1,00805765
950 1,64515821 0,81697713 0,39129125 0,31720973 0,52797938 0,14178258 0,98697168
970 1,61123742 0,80013224 0,38322339 0,32193337 0,53404276 0,1428721 0,99884823
972 1,60792212 0,79848588 0,38243486 0,3224026 0,53464285 0,14297949 1,00002494