INTRODUCCION
En la ingeniería en química se encuentran diversas ramas de
estudio, una de ella es la termodinámica, la cual estudia el movimiento de las
partículas de distintos sistemas con una diferencia de calor. Para esta rama se
emplea un modelo para el equilibrio térmico de dos soluciones que es el de
Wilson (Grant.M.Wilson)que define el comportamiento de los distintos tipos de
sistemas y la forma en que reacciona a diversos cambios de temperaturas.
Este modelo ha ayudado
para modelar el comportamiento de las partículas y así realizar grandes avances
en distintas áreas como lo son la Bioquímica, la
Ingeniería de Alimentos, la Tecnología de Materiales, la Ingeniería Ambiental,
la Medicina, la Ingeniería Nuclear y la Hidrometalurgia
La ingeniería en química
ha sido de gran relevancia para descubrir las distintas composiciones, estructuras
y propiedades de la materia. Estudiando el comportamiento que sufren por alguna
reacción o intervención externa, aplicándola para algún beneficio según sea el
área.
CONTRUCCION
DE UN MODELO
El primer paso para construir un
modelo es describir el proceso a modelar y sus objetivos, en donde se tiene que
especificar el grado de exactitud requerido y el ámbito en que se aplicara.
Luego de ello se identificar los factores y mecanismos controlantes, por
ejemplo que procesos físicos- químicos y
que fenómenos suceden como reacciones químicas, transferencia de calor, flujo
de fluidos, etc.
Tras ello se procede a evaluar los
datos y parámetros que se disponen, ya
que al faltar algún dato o parámetro puede ser que el problema se tenga que
redefinir. Al tener todo lo necesario se comienza con la construcción del
modelo, tanto con el desarrollo de ecuaciones algebraicas para el modelo y que
estas verifiquen la consistencia del modelo tanto el chequeo de unidades y
dimensiones. Por último se debe validar el modelo en los cuales se deben seguir
con los siguientes procesos:
· Se chequea el modelo con
la realidad modelada
· Posibilidades de validar
el modelo
· Verificar las suposiciones
de forma experimental
· Comparar el comportamiento
del modelo y el proceso real
· Comparar el modelo con
datos del proceso
· Realizar validaciones
estadísticas: contraste de hipótesis, calculo de medias, distribuciones,
varianzas, etc.
· Corregir el modelo si los
resultados de la validación no son de la exactitud especificada al formular la
definición del modelo.
MODELO TERMODINAMICO
DE WILSON
Wilson nació en Nuevo México. Se graduó del Instituto
Tecnológico de Massachusetts (MIT) con un doctorado. Mientras estuvo en el MIT,
comenzó su carrera con el desarrollo de unas de las primeras bases de datos de
Ecuaciones de Estado. Conocida como la Ecuación de Wilson, es una de las
ecuaciones más usadas en el campo de la Termodinámica. El Doctor Wilson ha sido
la mayor parte de su carrera un investigador científico. Enseño en la Universidad
Brigham Young ded 1970-1978.
La Ecuación de Wilson fue publicada por Grant. M. Wilson con
el título de “Vapor-Liquid Equilimbrium. XI. A New Expression for the Excess
Free Energy of Mixing” en el Journal Of the American Chemical Society volume
86, de las páginas 127-130, en el año 1964 .
El
modelo de Wilson para la energía libre de Gibbs en exceso permite calcular los
coeficientes de actividad en fase líquida para sistemas altamente no ideales,
especialmente sistemas de alcoholes y agua, siempre en una sola fase líquida.
Su
principal debilidad radica en que no se puede usar para predecir equilibrios
líquido - líquido.
Los
parámetros de interacción binaria se obtienen a partir de regresión de datos
experimentales de equilibrio Líquido - Vapor.
Su
aplicación industrial más extendida se halla en el ajuste de la información de
equilibrio líquido - vapor multicomponente de sistemas altamente no ideales, lo
cual es de gran utilidad en operaciones de destilación y en general, de
contacto líquido-vapor.
Gracias
a teorías como esta, se cuenta con un fundamento teórico que permite interpolar
e incluso extrapolar comportamientos de equilibrio de fases a partir de muy
pocos datos experimentales.
APLICACIONES DE LA ECUACION DE WILSON
Esta
ecuación ofrece una buena aproximación, termodinámicamente consistente para
predecir el comportamiento de mezclas multicomponentes a partir de la regresión
de datos de equilibrio binario. La experiencia indica que puede usarse para
extrapolar datos hacia otras zonas operativas con una buena confiabilidad.
Aun
cuando esta ecuación es más compleja e involucra más tiempo de computación que
la de Van Laar o Margules, puede representar satisfactoriamente el
comportamiento de casi toda solución no ideal, excepto las que involucren
electrolitos o que tengan una miscibilidad limitada en un equilibrio L-L o
L-L-V.
Ofrece
una excelente predicción de sistemas ternarios a partir únicamente de datos
binarios. En cambio suele predecir una fase única en sistemas que se saben
tiene dos fases líquidas.
CONCLUSIONES
El diseño y
construcción de un modelo es una parte esencial en el desarrollo de una
solución y/o proyecto, ya que permite observar el comportamiento de la solución
planteada ante la problemática que se enfrenta, o bien, proponer una
aproximación a lo que sería el resultado real, como es posible observar en el
ya mencionado Modelo Termodinámico de Wilson, que permitió sentar bases en el
campo de la química y la termodinámica al permitir interpolar o extrapolar el
comportamiento de sustancias a partir de pocos datos obtenidos de manera
experimental.
Cabe destacar,
además, que a pesar de ser un modelo propuesto en el año 1964, aún está vigente
como una forma válida de modelar el comportamiento de sustancias, lo que da a
entender la importancia de la formulación de modelos a lo largo de la historia,
como también su impacto en la Ingeniería moderna.
En síntesis, el desarrollo de
modelos a permitido el avance en los diversos temas que abarca la ingeniería, y
con ello, ha logrado soluciones y proyectos que han cambiado nuestra forma de
vivir y pensar.
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