Aplicacion De Modelos Termodinamicos Y Conceptos De Equilibrio De Fases A Sistemas Polimericos, Biologicos Y Quimicos

APLICACIÐ""N DE MODELOS TERMODINÐ"ЃMICOS Y CONCEPTOS DE EQUI-LIBRIO DE FASES A SISTEMAS POLIMÐ"‰RICOS, BIOLÐ""GICOS Y QUÐ"ÐŒMICOS

Cuando se habla del equilibrio de fases, este se relaciona fÐ"ÐŽcilmente con operaciones como la destilaciÐ"Ñ-n o la extracciÐ"Ñ-n lÐ"­quido вЂ" lÐ"­quido, pero fijÐ"ÐŽndonos en los diferentes campos en los cuales participa el ingeniero quÐ"­mico, se cae en cuenta de que el campo de acciÐ"Ñ-n de este conocimiento del equilibrio de fases no puede estar tan sesgado. Para demostrar ello, vamos a trabajar el equilibrio de fases en los campos de los polÐ"­meros, los bioprocesos y la bio-quÐ"­mica.

1. OBJETIVOS

• Investigar y analizar el papel del equilibrio de fases en diferentes campos de inves-tigaciÐ"Ñ-n relacionados con la IngenierÐ"­a QuÐ"­mica.

• Desarrollar y comprender los modelos matemÐ"ÐŽticos empleados por diferentes auto-res para el modelamiento de sistemas polimÐ"©ricos, bioquÐ"­micos y biotecnolÐ"Ñ-gicos.

• Simular el modelo en estudio generando un programa que permita estimar sus parÐ"ÐŽmetros para de esta forma comparar sus resultados con los obtenidos usando programas de simulaciÐ"Ñ-n (Aspen o Pro II.) y los obtenidos por el autor.

• Participar en el concurso nacional de artÐ"­culos a travÐ"©s de la investigaciÐ"Ñ-n realizada.

2. PROCEDIMIENTO

• Los estudiantes deberÐ"ÐŽn organizarse en grupo de a 4 personas.

• Cada grupo deberÐ"ÐŽ escoger uno de los campos que se van a desarrollar a lo largo del proyecto. Dichos campos a desarrollar son: soluciones polimÐ"©ricas, bioquÐ"­mica, so-luciones electrolÐ"­ticas y biotecnologÐ"­a. Cada tema puede tener por mÐ"ÐŽximo (2) dos grupos de trabajo. Los temas se asignarÐ"ÐŽn por orden de solicitud vÐ"­a correo electrÐ"Ñ--nico.

• El desarrollo de cada uno de los temas partirÐ"ÐŽ de un artÐ"­culo del que a continuaciÐ"Ñ-n se muestra la informaciÐ"Ñ-n de acuerdo al tema:

-Bioprocesos: SUNG, T., MARTIN, A., Thermodynamic equilibrium model in anaerobic digestion process, Biochemical Engineering Journal, Vol. 34, Pp. 256-266, 2007.

Resumen: Las reacciones catabÐ"Ñ-licas son fundamentales para la supervivencia de los mi-croorganismos dado que generan la energÐ"­a quÐ"­mica que ellos necesitan. Dicho tipo de re-acciones en la digestiÐ"Ñ-n anaerÐ"Ñ-bica deben realizarse en condiciones cercanas al equilibrio pero ello depende del tipo de microorganismo. Dicho equilibrio es modelado por el autor para condiciones isotÐ"©rmicas e isobÐ"ÐŽricas considerando tres tipos de modelos: ideal, Debye-Huckel-Prautnitz y Pitzer-Prautnitz.

-Soluciones de electrolitos: KOSINSKI, J., WANG, P., et al., Modeling acid-base equilib-ria and phase behaviour in mixed-solvent electrolyte systems, Fluid phase equilibria J., Vol. 256, Pp. 34-41, 2007.

Resumen: Se parte de la termodinÐ"ÐŽmica como marco de referencia para el modelamiento y anÐ"ÐŽlisis del comportamiento de las fases y el equilibrio Ð"ÐŽcido вЂ" base para sistemas de mez-clas de solventes con electrolitos. Dicho modelamiento emplea el modelo de energÐ"­a libre de Gibbs para un estado estÐ"ÐŽndar de las propiedades de las especies puras. Con esto se halla una expresiÐ"Ñ-n a partir de la cual se puede determinar el pH de la mezcla. Este modelamiento trata de demostrar si algunas propiedades de la soluciÐ"Ñ-n son reproducibles.

-BioquÐ"­mica: SADEGHI, R., Thermodynamic representation of phase equilibrium behav-iour of aqueous solutions of amino acids by the modified Wilson model, Fluid phase equi-libria J., Article in press, 2007.

Resumen: El modelo de Wilson para sistemas polÐ"­mero вЂ" electrolito tiene un marco de refe-rencia en la termodinÐ"ÐŽmica molecular. Este modelo se ha extendido para analizar el equili-brio vapor вЂ" lÐ"­quido y lÐ"­quido вЂ" sÐ"Ñ-lido de los aminoÐ"ÐŽcidos y cadenas de pÐ"©ptidos en solu-ciones acuosas como funciÐ"Ñ-n de la temperatura, fuerza iÐ"Ñ-nica y la composiciÐ"Ñ-n del aminoÐ"ÐŽ-cido. Se comparan los resultados obtenidos con los del modelo NRTL con relaciÐ"Ñ-n a la so-lubilidad de los aminoÐ"ÐŽcidos en diferentes soluciones acuosas.

-PolÐ"­meros: SADEGHI, R., Representation of vapor вЂ" liquid equilibria of aqueous polymer вЂ" salt solutions by a new modified segment вЂ" based Wilson model, Computer coupling of phase diagrams and thermochemistry J., Vol. 31, Pp. 164-172, 2007.

Resumen: Se propone un nuevo modelo para la energÐ"­a libre de Gibbs en exceso para las soluciones de polÐ"­meros y electrolitos. Dicho modelo toma la energÐ"­a libre en exceso como la suma de las contribuciones de una combinatoria generando una contribuciÐ"Ñ-n de alto ran-go y una de bajo rango. Para el caso de alto rango se usan las expresiones de Flory-Huggins y la extensiÐ"Ñ-n de Debye-Huckel-Pitzer. Por otro lado, el modelo de Wilson modificado se emplea para generar la funciÐ"Ñ-n de la contribuciÐ"Ñ-n de la energÐ"­a libre de Gibbs de baja con-tribuciÐ"Ñ-n. Se demuestra la versatilidad del modelo para predecir el equilibrio de fases para soluciones de electrolitos, polimÐ"©ricas