Unidad II. Equilibrio Gas-liquido Completo

7/23/2019 Unidad II. Equilibrio Gas-liquido Completo

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PROPIEDADES

DE FLUIDOSPETROLEROS

INGENIERA PETROLERA

UNIDAD II: EQUILIBRIO GAS-LIQUIDO

I. . BETSAB NATALY ESCUDERO DAZ


2/55

INTRODUCCIN El prop!"o #$ $"% &'!#%# $ pr$$'"%r

%l(&'o )*"o#o + $,$)plo p%r% %l&l%r $lo)por"%)!$'"o #$ )$l% #$ /!#ro%r0&ro$' l% r$(!' #$ #o 1%$ #$ l% $'2ol2$'"$. S$

pr$$'"%r3' "r$ l%$ #$ pro0l$)% $' lo4&$ $ %l&l%r3':L% o'#!!o'$ $' l% &%l$ &'% )$l%

#$ /!#ro%r0&ro pr$$'"% &' p&'"o #$

0&r0&,%.L% o'#!!o'$ $' l% &%l$ &'% )$l%

#$ /!#ro%r0&ro pr$$'"% &' p&'"o #$ro5o.

L% %'"!#%#$ o) o!!o'$ #$l 2% or


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L% prop!$#%#$ #$ ol&!o'$ l54&!#%!#$%l$ $ pr$$'"%' &%'#o: Lo o)po'$'"$ #$ l% ol&!' $

)$l%' )o"r%'#o &'% ol&0!l!#%# )&"&%. No $6!"$ !'"$r%!' 4&5)!% $'"r$ lo

o)po'$'"$ #$ l% )$l%. Lo #!3)$"ro )ol$&l%r$ #$ %#%

o)po'$'"$ #$ l% )$l% o' !(&%l$. L% 1&$r% !'"$r)ol$&l%r$ #$ %"r%!' +

r$p&l!' o' !(&%l$ $'"r$ l% )ol*&l%.

SOLUCIONES IDEALES


4/55

E"% prop!$#%#$ propor!o'%' #o r$&l"%#opr3"!o !$'#o:

No $6!"$ &' $1$"o #$ %l$'"%)!$'"o &%'#o lo

o)po'$'"$ #$ &'% ol&!' !#$%l $ )$l%'.

A l% )!)% o'#!!o'$ #$ pr$!' +"$)p$r%"&r%7 $l 2ol&)$' #$ &'% ol&!' !#$%l

$ !(&%l % l% &)% #$ lo 2ol8)$'$ #$ loo)po'$'"$ 4&$ o&p%r5%' o)o l54&!#op&ro.


5/55

Co'!#$r$)o &'% ol&!'o)p&$"% por &' ol2$'"$ 2ol3"!l + por&'o o )3 ol&"o 'o 2ol3"!l$7 +

$6%)!'$)o $l $4&!l!0r!o $'"r$ l%ol&!' + $l 2%por. S! olo%)o &'l54&!#o p&ro $' &' r$!p!$'"$ $

$2%por%r3 /%"% 4&$ $l $p%!o por$'!)% #$ *"$ $ ll$'$ #$ 2%por7 $' $l$4&!l!0r!o l% pr$!' #$ 2%por #$l l54&!#op&ro $ .


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S! &' )%"$r!%l 'o 2ol3"!l $ #!&$l2$ $' $ll54&!#o7 $ o0$r2% 4&$ l% pr$!' #$ 2%por #$

$4&!l!0r!o o0r$ l% ol&!' $ )$'or 4&$ o0r$$l l54&!#o p&ro.

D%#o 4&$ $l ol&"o 'o $ 2ol3"!l $l 2%por $#!ol2$'"$ p&ro. A )$#!#% 4&$ $ %%#$ )3

)%"$r!%l #!)!'&+$ l% pr$!' #$ l% 1%$ 2%por.E"$ o)por"%)!$'"o $ #$r!0$ o' l% ley deRaoult.


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La presin parcial de un componente puro en elvapor, es igual a la fraccin mol del componente enel lquido multiplicado por la presin de vapor dedicho componente.

E"%0l$$ 4&$ l% pr$!' #$ 2%por #$l #!ol2$'"$o0r$ &'% ol&!' $ !(&%l % l% pr$!' #$ 2%por #$l#!ol2$'"$ p&ro )&l"!pl!%#% por l% 1r%!' )ol #$l

#!ol2$'"$ $' l% ol&!'.

A p%r"!r #$ $"% $&%!' po#$)o o0"$'$r l%

#!)!'&!' #$ l% pr$!' #$ 2%por :

;.< $&%!' #$ r%o&l"


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E' &'% ol&!' o' &' olo ol&"o $ "!$'$ 4&$:

Do'#$ $ l% 1r%!' )ol%r #$l ol&"o

S! $"3' pr$$'"$ 2%r!o ol&"o l% $&%!' $"r%'1or)% $':


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=La presin total ejercida por una mezcla degases es igual a la suma de la presinejercida por sus componentes.

T%)0!*' ll%)%#% Ley de presiones aditivas.L% L$+ #$ D%l"o' $ 23l!#% lo &%'#o l%)$l% + %#% o)po'$'"$ #$ l% )!)% $

o)por"%' #$ %&$r#o % l% "$or5% p%r% lo(%$ !#$%l$.Co'!#$r%r 4&$ &'% )$l% #$ (%$

o'"!$'$ nA )ol$ #$l o)po'$'"$ A7 n

)ol$ #$l o)po'$'"$ 7 nc )ol$ #$l

;.; $&%!' #$ #%l"o'


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A p%r"!r #$ l% $&%!' #$ lo (%$ !#$%l$:

Co'!#$r%'#o l% pr$!' $,$r!#% por %#%o)po'$'"$

7 7 >..

L% l$+ #$ D%l"o' $"%0l$$:

S&"!"&+$'#o l% $&%!o'$ 4&$#%:

E #$!r:


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P%r% &' o)po'$'"$ , $ %l&l%:

D!2!#!$'#o l% pr$!o'$:

A5 o0"$'$)o l% $6pr$!' #$ l% pr$!'p%r!%l p%r% &'% )$l% #$ (%$ !#$%l$:


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;.? CANTIDADES Y CO@POSICIN DE GAS YLQUIDO EN UNA SOLUCIN IDEAL EN EL

EQUILIBRIO.S$ o0$r2% 4&$ l% $&%!o'$ #$ R%o&l" +

D%l"o' r$pr$$'"%' l% pr$!' p%r!%l #$ &'o)po'$'"$ $' &'% )$l% #$ (%$. E' l%$&%!' #$ R%o&l" $l 2%por #$0$ #$ $"%r $'$4&!l!0r!o o' $l l54&!#o. L&$(o7 o)0!'%'#ol% $&%!o'$ p%r% $l!)!'%r l% pr$!o'$

p%r!%l$: >.% O 0!$': >.0


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O0"$'!$'#o % "r%2* #$ &' 0%l%'$ #$)%"$r!% o0r$ $l o)po'$'"$ #$ l% )$l%

(%$o%: >P%r%No 4&$#%: >#

Do'#$: 1r%!' )ol #$l o)po'$'"$ , $' l% )$l% "o"%l !'l&+$'#o%)0% 1%$. l!4&!#o-2%por

'&)$ro "o"%l #$ )ol$ $' l% )$l%. 1r%!' )ol #$l o)po'$'"$ , $' l% )$l% "o"%l.

'&)$ro "o"%l #$ )ol$ $' $l l54&!#o.

1r%!' )ol #$l o)po'$'"$ , $' $l 2%por.

'&)$ro "o"%l #$ )ol$ $' $l 2%por.


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D$p$,%'#o: >$ >1 S&"!"&+$'#o l% $&%!' %'"$r!or:

>( F%"or!%'#o #$"$r)!'%)o:

>/ S&"!"&+$'#o 1 $' #:

>!D$p$,%'#o:

>,


15/55

O0"$'$)o l% $&%!'


16/55

S&"!"&+$'#o + l $'


17/55

F!'%l)$'"$ &"!"&+$'#o ) $' ?

o0"$'$)o l% $&%!' A:

S&"!"&+$'#o ' $' o0"$'$)ol% $&%!' B:


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E,$)plo


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;. C3l&lo #$ l% pr$!' #$l p&'"o #$0&r0&,% #$ &'% ol&!' l54&!#% !#$%l.

=L% pr$!' $' $l p&'"o #$ 0&r0&,% $ $l p&'"o $' $l&%l %p%r$$ l% pr!)$r 0&r0&,% #$ (%..

D$#$ $l p&'"o #$ 2!"% #$ !'($'!$r5%7 l% %'"!#%##$ (% $ #$pr$!%0l$. E"o !('!% 4&$ $l '8)$ro"o"%l #$ )ol$ $' l% 1%$ #$ 2%por $ $ro ng+&7 +$l '8)$ro "o"%l #$ )ol$ $' l% 1%$ l54&!#% $ !(&%l%l '8)$ro "o"%l #$ )ol$ #$ l% )$l% n+nL.

S&"!"&+$'#o ng+&7 n+nL+p+p#$' l% $&%!' $"!$'$:


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E,$)plo ;:Presin de burbuja para una solucin ideal.C%l&l%r l% pr$!' $' $l p&'"o #$ 0&r0&,% % "(& )*#$l% )$l% #$l $,$)plo


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;.H C3l&lo #$ l% pr$!' $' $l p&'"o #$ro5o #$ &'% ol&!' #$ (%$ !#$%l$.

=L% pr$!' $' $l p&'"o #$ ro5o $ $l p&'"o $' $l&3l %p%r$$ l% pr!)$r% )ol*&l% #$ l54&!#o. =

D$#$ $l p&'"o #$ 2!"% #$ !'($'!$r5% l% %'"!#%##$ l54&!#o $ #$pr$!%0l$. E"o !('!% 4&$ $l'8)$ro "o"%l #$ )ol$ #$ l54&!#o $ $ro nL+&1+ $l'8)$ro "o"%l #$ )ol$ #$ (% $ !(&%l %l '8)$ro"o"%l #$ )ol$ #$ l% )$l% n+ng1. L&$(o $'"o'$7

&0"!"&+$'#o nL+&7 ng+n+ p+pd$' l% $&%!' ?$ "!$'$:


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E,$)plo ?:Presin de roco para una solucin ideal. C%l&l%rl% pr$!' $' $l p&'"o #$ ro5o %


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SOLUCIONES REALES NO IDEALESL% $&%!o'$ ? + $ $)pl$%' p%r% o'o$r

&%'"!"%"!2%)$'"$ $l $4&!l!0r!o l54&!#o-2%por #$ &'%)$l% $' #o 1%$. S!' $)0%r(o7 l% pr!'!p%l$&po!!o'$ $' l% #$r!2%!' #$ $"% $&%!o'$ o'l% !(&!$'"$: L% $&%!' #$ D%l"o' $"%0l$$ 4&$ $l o)por"%)!$'"o #$ l%

)$l% $' l% 1%$ 2%por (% $ !)!l%r %l o)por"%)!$'"o #$&'% ol&!' !#$%l #$ (%$ !#$%l$. D$l!)!"%'#o & &o por#$0%,o #$ "&& l#'pg%a#s #$ pr$!' + % "$)p$r%"&r%)o#$r%#%.

L% $&%!' #$ R%o&l" o'!#$r% 4&$ $l l54&!#o $ o)por"%o)o &'% ol&!' !#$%l. El o)por"%)!$'"o #$ ol&!' !#$%l$ %pro6!)%#o lo ! lo o)po'$'"$ #$ l% )$l% l54&!#%pr$$'"%' prop!$#%#$ 15!% + 4&5)!% )&+ !)!l%r$.

U' o)po'$'"$ p&ro 'o p&$#$ pr$$'"%r &'% pr$!' #$ 2%por


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L% orr$l%!o'$ !'2ol&r%' $l "*r)!'o #$'o)!'%#orelacin de equili#rior$pr$$'"%#o por3 + #$'!#o por:

$' #o'#$:

3 $ l% r$l%!' #$ $4&!l!0r!o l54&!#o-2%por "%)0!*'o'o!#% o)o r$l%!o'$ #$ #!"r!0&!' #$ $4&!l!0r!ol54&!#oK2%por7 o$!$'"$ #$ #!"r!0&!'7 1%"or$ 372%lor$ 3

4j + y5 :o' lo 2%lor$ #$"$r)!'%#o$6p$r!)$'"%l)$'"$ #$ l% o)po!!' #$l l54&!#o 2%por$' $4&!l!0r!o % &'% pr$!' + "$)p$r%"&r% #%#%.


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;. C%'"!#%#$ + o)po!!' #$ (% +

l54&!#o $' &'% ol&!' r$%l $' $l $4&!l!0r!o.R$or#%'#o l% $&%!' #$ l% o'"%'"$ #$ $4&!l!0r!o:

I'"ro#&!#% $' l% $&%!o'$


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S!)pl!%'#o l% $&%!o'$ %'"$r!or$ $' 1&'!' #$&'% )ol #$ )$l% "o"%l:

>B

>C


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E,$)plo :Equilibrio lquido vapor para una solucin real.

C%l&l%r l% o)po!!' + %'"!#%#$ #$ (% + l54&!#o p%r%" l#m$mol &%'#o &'% )$l% $ "r%$ % o'#!!o'$ #$$4&!l!0r!o #$ %&& l#'pg%a#s + "(& )*. Co'!#$r%r &'o)por"%)!$'"o #$ l% ol&!' r$%l. L% o)po!!' +1r%!' )ol #$ l% )$l% $ pr$$'"%' $' l% T%0l% .


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L% !(&!$'"$ "%0l% )&$"r% lo r$&l"%#o o0"$'!#o:


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L% Fig. 2pr$$'"% lo 2%lor$ $'%+%#o p%r% 7 o'l% &)%"or!% #$ l% $&%!' C7 o0$r2%'#o l% ol&!'p%r% +&.-60. D$l $,$)plo . $ o0$r2% 4&$ %lo)p%r%r $l o)por"%)!$'"o #$ l% ol&!' !#$%l$,$)plo


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D$ l% Figura 2$ p&$#$ r$%l!%r l% #!&!' !(&!$'"$:L% )$l% $ toda lquida ! l% pr$!' $l$!o'%#% $)%+or 4&$ l% pr$!' $' $l p&'"o #$ 0&r0&,% o ! l%

"$)p$r%"&r% $l$!o'%#% $ )%+or 4&$ l% "$)p$r%"&r%$' $l p&'"o #$ 0&r0&,%.

L% )$l% $ todo vapor 7gas1 ! l% pr$!' $l$!o'%#%$ )$'or 4&$ l% pr$!' $' $l p&'"o #$ ro5o o ! l%"$)p$r%"&r% $l$!o'%#% $ )%+or 4&$ l% "$)p$r%"&r%$' $l p&'"o #$ ro5o.

L% )$l% $ $'&$'"r% $' l% regin de dos fases !%)0% o'#!!o'$ r$pr$$'"%#% $' l% #$!(&%l#%#$!(&!$'"$ o' )%+or 4&$ l% &'!#%#7 $ #$!r7


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;. C3l&lo #$ l% pr$!' #$l p&'"o #$0&r0&,% #$ &' l54&!#o r$%l.

L% %'"!#%# #$ (% $' $l p&'"o #$ 0&r0&,% $ #$pr$!%0l$. L&$(o7$'"o'$ $ p&$#$ &"!"&!r + #$'"ro #$ l% $&%!':

S$ o0$r2% 4&$ l% pr$!' 'o $ $'&$'"r% !)pl5!"% $' l%$&%!'7 !'o 4&$ $ 1&'!' #$l 2%lor #$ 3. Por lo "%'"o7 la presinde #ur#uja de una solucin real, p#, no se puede calculardirectamente como en el caso de soluciones ideales

Pr!)$ro $ #$"$r)!'% por !"$r%!o'$ % p%r"!r #$ 2%lor$ o0"$'!#o#$ :

L&$(o7 $ %l&l% l% &)%"or!% #$ l% $&%!' %'"$ )$'!o'%#%.

S! l% $"%0l$$r &'% pr$!' )$'or.

S! l% $"%0l$$r &'% pr$!' )%+or.

S$ r$o)!$'#% $"!)%r &'% %pro6!)%!' #$ l% p# $)pl$%'#o o)o 2%lor !'!!%l #$$'%+$ $l 2%lor %l&l%#o o' l% $&%!' p%r% ol&!o'$ !#$%l$


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E,$)plo H

Calculo de la presin de burbuja de un liquidoreal. C%l&l%r l% pr$!' $' $l p&'"o #$ 0&r0&,% #$l% )$l% propor!o'%#% $' l% T%0l% H % &'%"$)p$r%"&r% #$ "(& )*. Co'!#$r%r 4&$ l%r$l%!o'$ #$ $4&!l!0r!o #$l %p*'#!$.

Solucin.

D$"$r)!'%'#o $' 0%$ % l% &po!!' #$l

o)por"%)!$'"o !#$%l7 $ o0"!$'$ o)o 2%lor !'!!%l

#$ l% (r3% 4&$ $ pr$$'"%' $ o'"r&+$ l%T%0l% H.


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35/55

;. C3l&lo #$ l% pr$!' #$l p&'"o #$ro5o #$ &' (% r$%l.

P%r% $"$ %o7 l% )$l% $"% "o"%l)$'"$ $' l% 1%$2%por (% $' $l p&'"o #$ ro5o7 o'"$'!$'#o &'%%'"!#%# !''!"$!)%l #$ l54&!#o. L&$(o7 $ "!$'$ 4&$ + 7o'#!!o'$ 4&$ $ &"!"&+$' #$'"ro #$ l% $&%!':

S$ !(&$ $l )!)o pro$#!)!$'"o #$ !"$r%!' 4&$ $'$l p&'"o #$ 0&r0&,%.


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#$"!l%!'


38/55

USTIFICACIN

E' l% !'#&"r!% p$"rol$r%7 l% $6"r%!' #$l ro #$ lo+%!)!$'"o !)pl!% )o#!%!o'$ $' $l $4&!l!0r!o #$ l%1%$ (%-l54&!#o %l pr$$'"%r$ &'% !('!%"!2%r$#&!' #$ l% pr$!' %l r$%l!%r l% "r%'1$r$'!% /%!% l%&p$r!$. G$'$r%l)$'"$7 &'o #$ lo o0,$"!2o $' $l 3r$%

#$ pro#&!' #$ /!#ro%r0&ro $ )%6!)!%r l%r$&p$r%!' #$ /!#ro%r0&ro l54&!#o #$0!#o % & )%+or2%lor o)$r!%l + o' $"$ r!"$r!o $ %0or#% l%$p%r%!' #$ 1%$ $' $l pro$o #$ $p%r%!' #$ ro+ (%.

E6!"$' &'% 2%r!$#%# #$ !)&l%#or$ o)$r!%l$ %p%$#$ pr$#$!r $"$ "!po #$ pro$o $)pl$%'#o #!2$r%)$"o#olo(5% #$ 3l&lo. Co' %+% #$ $"%/$rr%)!$'"% $l !'($'!$ro p&$#$ )$,or%r l% op$r%!' +o'"rol #$ lo $4&!po &"!l!%#o $' l% !'"%l%!o'$ #$&p$r!$ $'"r$ $llo $p%r%#or$ (%-ro7 %0or#%'#o

"


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o'$p"o E &' )*"o#o #$ $p%r%!' #$ o)po'$'"$ #$ &'%

ol&!'7 0%%#% $' l% #!"r!0&!' #$ &"%'!% $'"r$

&'% 1%$ (%$o% + &'% l54&!#%. El "*r)!'o $ %pl!% % lo %o $' 4&$ "o#o lo

o)po'$'"$ $"3' pr$$'"$ $' l% #o 1%$. E' l&(%r #$ !'"ro#&!r &'% '&$2% &"%'!% $' l%

)$l% o)o $' %0or!' o $' #$or!' (%$o%7 l%'&$2% 1%$ $ r$% por $2%por%!' o o'#$'%!' %p%r"!r #$ l% ol&!' or!(!'%l.


40/55

2$'"%,% S! 0!$' l% '&$2% 1%$ #!$r$ #$ l% !'!!%l $' & '!2$l $'"3lp!o7 l%

"r%'1$r$'!% #$ %lor op$r% 13!l)$'"$.

E' l% o$6!"$'!% #$ l% 1%$ o&rr$' !)&l"3'$%)$'"$ lo pro$o#$ o'#$'%!' + $2%por%!' o' #$pr$'#!)!$'"o + %p"%!'#$ %lor r$p$"!2%)$'"$7 o' lo 4&$ $ r$#&$ $l o"o #$ $'$r(5%%o!%#o % lo pro$o #$ "r%'1$r$'!% #$ %lor o&rr!#o.

L% '&$2% ol&!' o'"!$'$ 8'!%)$'"$ l% &"%'!% pr$$'"$ $'l% !'!!%l7 !' !'"ro#&!' #$ o)po'$'"$ $6"r%o 4&$ #$0%'$p%r%r$ po"$r!or)$'"$7 $6$p"o &%'#o & pr$$'!% r$&l"$ 8"!lp%r% %l(8' prop!"o p%r"!&l%r.

No $6!"$ po!0!l!#%# #$ !'"ro#&!' #$ &"%'!% o' '$ #$1%2or$$r l% #!"r!0&!' #$ o)po'$'"$ $'"r$ l% 1%$.

L% 1%$ l54&!#% + (%$o% "!$'$' lo )!)o o)po'$'"$. E"%!)!l!" 4&5)!% /%$ 4&$ ($'$r%l)$'"$ 'o $% (r%'#$ $l %)0!o#$ o)po!!' r$&l"%'"$ #$ #!"r!0&!r lo o)po'$'"$ $'"r$ l%

#o 1%$.

#$2$'"%,%


41/55

A #$"%%r

@$#!%'"$ )%'!p&l%!' %#$&%#% #$ l% 1%$7 o)$#!%'"$ $2%por%!o'$ + o'#$'%!o'$r$p$"!#%7 $ ($'$r%l)$'"$ po!0l$ lo(r%r &'%$p%r%!' "%' o)pl$"% o)o $ 4&!$r%.

P&$#$' o0"$'$r$ por "%'"o pro#&"o #$ l% p&r$%#$$%#% 4&$ 'o r$4&!$r$' po"$r!or pro$%)!$'"o.

E"% %r%"$r5"!%7 ,&'"o o' l% 2$'"%,%)$'!o'%#%7 /%$' 4&$ $% l% #$"!l%!' l%op$r%!' #$ "r%'1$r$'!% #$ )%"$r!% )3!)por"%'"$.


42/55


43/55

;. E2%por%!' Fl%/. #$"!l%!'r3p!#%

E &' pro$o $o')!o 4&$ "!$'$ $2%por%!o'$ )&+ r3p!#%. L%

2%r!%0l$ l%2$ $ l% pr$!' 0%,%7 +% 4&$ l% 1%$ (% $"3 1%2or$!#% %$"% pr$!o'$. Al $r &' !"$)% "%' r3p!#o7 olo $ p&$#$' o'$'"r%rl% #!ol&!o'$ #$ &'


44/55

L% 1&'!' #$ lo %)0!%#or$ #$ %lor7 &%'#o $r$4&!$r%' $ l% #$ propor!o'%r l% $'$r(5% '$$%r!% % l%)$l% 4&$ $ 2% % #$"!l%r7 p%r% 4&$ %l%'$ &' $"%#o

"%l 4&$ $"$ $'"r$ $l p&'"o #$ 0&r0&,% + #$ ro5o #$ l%)$l%. P%r% &'% )$l% 0!'%r!% $"o $ p&$#$ 2!&%l!%r13!l)$'"$ $' $l !(&!$'"$ #!%(r%)% 2. $' $l4&$ $ )&$"r% $l p&'"o < !'!!%l + $l p&'"o ; '%l#$p&* #$ /%0$r p%%#o por $l %l$'"%#or.


45/55

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Unidad II. Equilibrio Gas-liquido Completo

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