Columna de destilacin binariaLa destilacin es un proceso que permite separar los distintos componentes de una mezcla en funcin de su temperatura de ebullicin, basndose en distintas volatilidades relativas de los propios componentes. Dada la simplicidad de este proceso y coste relativamente bajo, la destilacin es una operacin bsica en la industria qumica y petroqumica.En la figura se muestra el esquema simplificado de una columna de destilacin binaria con los equipos ms importantes que rodean a la misma. La parte inferior de la columna se denomina zona stripper o de agotamiento y la parte superior, la zona de rectificacin o enriquecimiento.

La destilacin se realiza por el contacto en contracorriente del vapor que asciende, como consecuencia del calentamiento efectuado en el reboiler, y del lquido que desciende como consecuencia del enfriamiento producido en el condensador de cabeza.Tambin en la columna de destilacin se introduce una corriente de lquido de alta concentracin del componente voltil, que se denomina reflujo. Los componentes ms voltiles se concentran en la fase vapor y los menos voltiles en la fase liquida. De esta forma, la fase vapor se va haciendo ms rica en el componente ms voltil a medida que va ascendiendo por la columna, mientras que en la fase liquida es cada vez ms rica en el componente ms pesado conforme se desciende.De esta manera, los componentes ms voltiles se acumulan en el vapor y los componentes ms voltiles se acumulan en el vapor y los componentes ms pesados en el lquido.El reparto entre las dos fases se traduce, a lo largo de la columna, en un gradiente de temperatura proporcional a la concentracin de los componentes.El sistema de control debe encargarse de mantener la especificacin de los productos de cabeza y fondo, obtenidos a partir de la alimentacin, de acuerdo a los balances de materia efectuada con el componente ligero, cuyas composiciones molares. Segn el balance se puede decir que la mezcla introducida a la columna como la alimentacin (F), se separa en dos corrientes:Una corriente compuesta por productos de baja temperatura de ebullicin denominada destilado (D), cuya composicin molar es y.Una corriente formada por productos de alta temperatura de ebullicin denominada fondo (B), cuya composicin molar es x.Para llevar a cabo el control de este proceso hay que considerar como tradicionales al siguiente mtodo: Control bsico por medio de controladores con realimentacin o feedback.En este control bsico, trata de mantener siempre constantes algunas variables que al disear la columna son fundamentales para lograr una especificacin determinada, tales como temperatura, presin y caudal de reflujo. El sistema funciona bien cuando se alcanza el estado estacionario, pero es poco eficaz para absorber las lgicas variaciones que se producen en cualquier proceso, por ejemplo los cambios en la composicin o en el caudal de alimentacin a la columna. Generalmente se suele colocar un control de temperatura en la zona de agotamiento o stripping para ajustar el caudal de fluido calefactor al reboiler y por tanto la composicin del producto de fondo. La capacidad del producto de cabeza se suele obtener en funcin del caudal de reflujo, bien directamente o modificado por otra variable. Es evidente que cuando se produzca una variacin en la calidad o cantidad de alimentacin a la columna, existir una variacin en las composiciones de los productos de cabeza y fondo hasta que se reajusten los caudales de reflujo y flujo calefactor respectivamente.En una columna de destilacin binaria aparecen 5 vlvulas de control, o lo que es igual, 5 variables manipuladas o grados de libertad. Al mismo tiempo es necesario actuar sobre 5 variables controladas que han de ser emparejadas con las manipuladas para mantener el balance de materia y las composiciones de cabeza y fondo.En cada una de las restantes cuatro vlvulas las forman parte de los lazos de control de caudal situados en las corrientes respectivas, por lo que pasan a ser posibles variables manipuladas por diversos controles y relaciones.

Claramente, el nmero de iteraciones para converger depende de hasta qu punto la estimacin inicial es desde el valor correcto y el tamao de la etapa inicial. Tabla 4.1 da resultado para varias conjeturas iniciales de temperatura (A) y varios tamaos de paso (DTO). El algoritmo de reduccin a la mitad toma intervalo de 10 a 20 iteraciones para converger a la temperatura correcta.Cabe destacar la presencia de un contador de bucle. BUCLE es el nmero de veces que una nueva estimacin se ha realizado. Si el procedimiento de iteracin diverge, la prueba para BUCLE mayor que 100 parar el programa con una explicacin adecuada de dnde est el problema.La reduccin a la mitad de intervalo tambin se puede usar cuando ms de una es desconocida y debe ser encontrada. Por ejemplo, supongamos que hay dos incgnitas. Dos bucles de intervalos-reducidos a la mitad que podran ser utilizados, uno dentro del otro. Con un valor fijo de la variable fuera, el bucle interior converge primero en encontrar la variable en el interior. Entonces se cambia la variable exterior, y el bucle interior se converge. Este procedimiento se repite hasta que se encuentren ambas variables desconocidas que satisfacen a todas las ecuaciones requeridas.Es evidente que este procedimiento de doble bucle de iteracin puede ser muy lento. Sin embargo, para algunos problemas simples, es bastante eficaz.