Destilación y Equilibrio L-V: Aplicación de la Ley de Raoult Modificada y Modelos de Coeficientes de Actividad

Abstract

La destilación constituye una de las operaciones unitarias de mayor relevancia en la industria de procesos químicos, debido a su eficacia en la separación de componentes presentes en mezclas binarias y multicomponentes. Su funcionamiento se fundamenta en el equilibrio líquido-vapor (ELV), en el cual el componente más volátil de la mezcla se enriquece en la fase vapor. Para sistemas ideales, el ELV se describe mediante la Ley de Raoult, que establece que la presión parcial de cada componente corresponde al producto entre su presión de vapor pura y su fracción molar en la fase líquida. Sin embargo, la mayoría de las disoluciones industriales exhiben desviaciones del comportamiento ideal, lo que exige la aplicación de la Ley de Raoult Modificada. El objetivo de este estudio teórico es examinar los fundamentos de la destilación y analizar el empleo de la Ley de Raoult Modificada mediante la incorporación de coeficientes de actividad (γ_i). Estos coeficientes se relacionan con el exceso de energía de Gibbs a través de modelos termodinámicos clásicos, como Margules y Van Laar, así como mediante modelos de composición local, entre ellos Wilson y NRTL. La utilización de dichos modelos resulta indispensable para la construcción precisa de curvas de equilibrio (diagramas x-y), especialmente en el diseño gráfico de columnas de destilación mediante herramientas analíticas como el método de McCabe-Thiele. Los resultados del análisis permiten concluir que la aplicación rigurosa de modelos termodinámicos adecuados constituye un requisito esencial para asegurar el diseño y dimensionamiento óptimo de las columnas de destilación. El uso correcto de estas metodologías contribuye a evitar fallas operativas críticas, tales como el lloriqueo y la inundación, garantizando así un desempeño estable y eficiente del proceso de separación.