Problemas monoparamétricos en el cálculo del equilibrio fásico en las mezclas ternarias: construcción de las isotermas

Monoparametric problems in calculation on phase equilibrium in ternary mixtures. Construction of the isotherms

Este artículo describe un algoritmo para el cálculo de las superficies de temperatura de ebullición (isotermas). El método presentado esta basado en procedimientos en continuación por homotopía.  Para este propósito, un método predictor-corrector es desarrollado, el cual sigue las trayectorias de las isotermas. El método es independiente de la representación de la no idealidad del sistema y la topología del simplex. Este artículo incluye una breve discusión de la implementación de este método y algunos ejemplos.

La termodinámica topológica estudia la topología de los simplex concentracionales [1]. Uno de los aspectos más conocidos de los que se ocupa esta rama de la termodinámica es la llamada “topología de los puntos de ebullición"; concretamente, la construcción y análisis de las líneas de residuo y las líneas de destilación permite establecer las posibilidades de separación de una mezcla dada; y si se tiene un objetivo en mente, por ejemplo, obtener puro un componente, permite sintetizar (si existe) una secuencia de separación para ello. La característica de estos análisis es un uso sofisticado de la teoría de los equilibrios y por eso, en la mayoría de los casos, sus conclusiones representan los límites que la termodinámica impone a los procesos. 

Las mezclas ternarias son el sistema multicomponente con menor número de componentes, capaz de exhibir comportamientos ausentes en los sistemas binarios [2]. Por otra parte, el “trabajo computacional” necesario para llevar a cabo un cálculo de equilibrio fásico (cuantificado a través del tiempo de duración) es proporcional al numero de componentes. Por lo que, los sistemas ternarios suelen ser los que requieren el menor esfuerzo computacional.

Un estudio de la topología de los sistemas ternarios incluye la construcción de isotermas, isobaras y líneas isovolatilidad para establecer la distribución de estas variables en el simplex. 

La interpretación y aplicación de este tipo de curvas no es una cuestión que se tratará en el presente texto. Solamente su construcción y definición serán objeto de éste.